شاول نوعي از مجموعه بيل مكانيكي است كه براي بارگيري سنگهاي سخت (واستثنائاً خاكها) و اغلب در فضاي باز (معادن روباز) مورد استفاده قرار مي گيرد.
شاولها در استخراج هاي سطحي به روش نواري و كاواكي مورد استفاده قرار مي گيرند. در روش نواري روباره برداشته شده و در يك بخش استخراج شده قبلي مجاور ريخته مي شود و ماده معدني زير روباره بوسيله ماشين ديگري بارگيري شده و به قسمت ديگري برده مي شود.
شاولها توانايي كندن و بارگيري مواد واقع در سطح ايستايي ماشين يا بالاتر از آن را دارند.

كندن چاه و رسيدن به هدف مورد نظر را حفاري مي گويند حفاري يكي از كارهاي پيچيده و گران و طاقت فرسا وتخصصي در صنعت نفت بشمار مي رود. هر كاري كه ما قبل از حفاري انجام داده باشيم در صورتي كه عمل حفاري بدرستي انجام نگيرد بي فايده است. بنابراين به حفاري خيلي اهميت مي دهند قبل از حفاري ما فقط با تخيل و فرضيات مختلف لايه ها و عمق ها را تعيين مي كنيم ولي در حفاري واقعاً به اينها مي رسيم زمين شناس، مهندس راه و ساختمان، حفار و … همه دست به دست هم مي دهند تا حفاري به طور مداوم انجام شود. چون هزينه دكل و لوازم حفاري خيلي گران است.بنابراين حفاري در سه نوبت و بطور 24 ساعته انجام مي گيرد.
تعيين محل حفاري نيز مهم است مثلاً فاصله آن از مناطق مسكوني، چاههاي مجاور، مسكوني فشار قوي برق و ….. كه اينها همه تخصصي و مخصوص به خود را دارند بعد از تعيين محل مهندس راه و ساختمان اقدام به نصب كردن وسايل مورد نياز، اتاق ها، جاده و … مي كند سپس دكل به منطقه آورده مي شود و عمل بطور 24 ساعته انجام مي شود. عمل حفاري بوسيله دکل صورت ميگيرد. اين دکل ابتدا بصورت جدا از هم به محل آورده ميشود. سپس آن را در محل سر هم کرده و آمده حفاري ميکنند. دکل و وسايل حفاري بصورت کرايه اي و گران قيمت مي باشند بنابراين عمل حفاري بصورت 24 ساعته انجام ميگيرد

◄  مواد منفجره اوليه :
همانطور كه ميدانيد هر ماده منفجره اعم از صنعتي و نظامي براي انفجار به دو نوع ماده منفجره نياز دارد:
ماده منفجره اوليه (چاشني ها)
ماده منفجره ثانويه (اصلي)
بعنوان مثال در يك نارنجك به محض كشيدن ضامن ، ابتدا چاشني و به تاثير آن كل ماده منفجره موجود در نارنجك منفجر مي شود. در حقيقت اين انفجار چاشني است كه باعث انفجار بقيه مواد منفجره مي شود مي شود و در صورت عدم انفجار چاشني هيچ اتفاقي رخ نخواهد داد.

استخراج مواد معدني با توجه به عواملي چون نسبت باطله برداري، ميزان ذخيره، نوع ماده معدني و شرايط توپوگرافي به دو دسته کلي تقسيم مي شود:

الف) روش استخراج روبازيا openpite
از اين روش براي بهره برداري ذخايري سطحي و يا ذخاير بزرگ معدني زير زمين، که باطله برداري از آنها اقتصادي باشد به کار مي رود. بسياري از ذخاير فلزي بزرگ مثل آهن و مس حتي تا عمق 300 متري سطح زمين نيز به اين روش استخراج مي شوند.

ب) روش استخراج زيرزميني يا underground
 اين روش در مورد ذخايري زير سطحي عميق و يا کوچک کم عمق به کار مي رود که امکان باطله برداري از آنها، يا وجود ندارد و يا اقتصادي نمي باشد روش هاي زيرزميني با توجه به شرايط توپوگرافي عموما به دو دسته تقسيم مي شوند:

 1 - ذخايري که در مناطق کوهستاني واقع شده اند و مي توان با استفاده از تونلهاي افقي به آنها دسترسي پيدا کرد.

2 - ذخايري که در مناطق مسطح (دشت) واقع شده و فقط با استفاده از تونلهاي مورب و يا چاه مي توان به آنها دسترسي پيدا کرد.

◄  گسل ها (Faults)
گسلها شکستگيهايي در پوسته زمين هستند که در طول آنها تغيير شکلهاي قابل توجهي ايجاد شده است. گاهي اوقات گسلهاي کوچک در ترانشه هاي جاده، جائي که لايه هاي رسوبي چند متر جابجا شده اند، قابل تشخيص هستند. گسلهايي در اين مقياس و اندازه معمولا بصورت تک گسيختگي جدا اتفاق مي افتد. در مقابل گسلهاي بزرگ، شامل چندين صفحه گسل درگير مي باشند. اين منطقه هاي گسله، مي توانند چندين کيلومتر پهنا داشته باشند و معمولا از روي عکسهاي هوايي راحتتر قابل تشخيص هستند تا سطح زمين.
در واقع حضور گسل در يک منطقه نشان مي دهد که در يک زمان گذشته، در طول آن جابجايي رخ داده است. اين جابجايي ها مي توانسته يا بصورت جابجائي آرام باشد که هيچ گونه لرزشي در زمين ايجاد نمي کند و يا اينکه بصورت ناگهاني اتفاق بيفتد که جابجايي هاي ناگهاني در طول گسلها عامل ايجاد اغلب زلزله ها مي باشد. بيشتر گسلها غير فعال هستند، و باقيمانده اي از تغيير شکلهاي گذشته مي باشند. در امتداد گسلهاي فعال، حين جابجائي فرسايشي دو قطعه پوسته اي در کنار هم، سنگها شکسته و فشرده مي شوند. در سطح صفحات گسلي، سنگها بشدت صيقلي و شياردار مي شوند. اين سطوح صيقلي و شياردار به زمين شناسان در شناخت جهت آخرين جابجايي ايجادشده در طول گسل کمک مي کند. که زمين شناسان بر اساس جهت حرکت گسلها، آنها را به انواع مختلفي تقسيم بندي مي کنند که در قسمت انواع گسلها به اين تقسيم بندي مي پردازيم.

کاني عبارت است از عناصر يا ترکيبات شيميايي طبيعي جامد ، همگن ، متبلور و ايزوتروپ با ترکيبات شيميايي نسبتاً معين که در زمين يافت مي‌‌شود. خواص فيزيکي کانيها در حدود مشخص ممکن است تغيير نمايند. کانيها به صورت اجسام هندسي با ساختمان اتمي منظم متبلور مي‌گردند که به آن بلور مي‌گويند. اگر بلور يک کاني را به قطعات کوچک و کوچکتر تقسيم نماييم سرانجام به کوچکترين جزء داراي شکل هندسي منظم خواهيم رسيد که آن را واحد تبلور ، سلول اوليه و يا سلول واحد بلور مي‌نامند. از کنار هم قراردادن واحدهاي تبلور شبکه بلور که سازنده اجسام متبلور است ايجاد مي‌گردد..
بيش از 4000 گونه کاني توسط انجمن جهاني کاني‌شناسي (ima) شناسايي شده است. از اين تعداد، 150 کاني را مي‌توان جزو کاني‌هاي معمول و 50 کاني را مي‌توان از کاني‌هاي تا ندازه‌اي کمياب بشمار آورد. بقيه آن‌ها کاني‌هاي کمياب يا بسيار کمياب هستند.

 

توضيح ضروري: همانطور که در قسمت منابع آمده است در تنظيم اين مقاله از مجله بلور که در دانشکده متالوژي و معدن دانشگاه تهران منتشر مي شود کمک ويژه گرفته شده است و نيز حاشيه هايي از دايره المعارف ويکي پديا بر آن افزوده شده است.

◄  مقدمه:
روش تونلسازي اتريشي (NATM)، در فاصله سالهاي 1957 تا 1965 در اتريش ابداع گرديد. نام اين روش در سال 1962 در سالزبورگ و جهت تميز از روش قديمي تونملسازي اتريشي اعطا گرديد. نخستين ارائه دهندگان اين روش Ladislaus von Rabcewicz, Leopold Müller و Franz Pacher بودند. ايده نخستين اين روش عبارت است از استفاده از فشارهاي زمين شناسي در برگيرنده توده سنگ جهت مقاوم سازي ونگهداري تونل.
بايد گفت که امروزه مطالعات گسترده اي از سوي متخصصين علم مكانيك سنگ در ارائه طرحي مطمئن براي نگهداري فضاهاي زيرزميني صورت مي گيرد كه بتواند سيستم نگهداري را به گونه اي طراحي كند كه علاوه بر ايمن بودن، از نظر اقتصادي نيز معقول باشد. نتايج اين مطالعات بر ضرورت بكارگيري روشهاي مشاهده اي همچون NATM در تونلسازي تاكيد دارد.

◄   کانيهاي اصلي طلا

كالاوريت Calaverite با فرمول Au Te2

اين كاني طلا در سيستم مونوكلينيك متبلور شده و به صورت منشورهاي تيغه اي و شيار دار، غالبا دوقلو و توده هاي دانه اي پيدا مي شود. رنگ اين كاني از زرد برنزي تا سفيد نقره اي متغير است. خط اثرش خاكستري مايل به زرد تا خاكستري متمايل به سبز است. سختي اش 5/2 تا 3 و وزن مخصوصش 31/9 مي باشد. كالاوريت فاقد رخ بوده و كدر و شكننده است. اين كاني داراي جلا ي فلزي مي باشد. در اسيد نيتريك گرم حل مي شود و طلاي فلزي در محلول قرمز آزاد مي سازد. اختلاف آن با پيريت، سختي كمتر و داشتن بلورهاي طويل است. قابل ذكر است كه مقدار طلاي كالاوريت تا 44% مي رسد. اين كاني معمولا در رگه هاي هيدروترمال حرارت پائين تشكيل مي شود.

زمين لغزش (LandSlide) و ريزشهاي سنگي نمونه هايي از حركات توده اي زمين ميباشند و اصطلاحي عمومي براي حركت رو به پايين واحدهاي سنگي و رسوبي تحت تاثير نيروي گرانشي است.اين فرايند بر روي زمين هاي شيب دار عمل كرده و ممكن است باعث تخريب منازل و تاسيسات ، مسدود گشتن مسير جاده ها و رودها و.. شود و در بعضي مواقع كه حجم عملكرد آن عظيم باشد باعث ايجاد درياچه هايي نيز ميگردد.
برخلاف پديده خزش در زمين لغزه ها، يك يا چند سطح شكستگي مجزا وجود دارد. سرعت زمين لغزشها نوعا در حدود يك متر در روز و در موارد خاص از زمين لغزشي كه داراي هواي حبس شده اند و در اثر زلزله بوجود آمده اند تا سيصد كيلومتر در ساعت ميرسد. از عواملي كه باعث ايجاد و فعال شدن اين پديده ميگردند ميتوان به وجود فرسايش شديد در مسير رودها و آبراهه ها ، شيب زياد واحدهاي رسوبي و سنگي و عدم اتصال محكم بين واحدها و سنگ بستر ، بارندگي شديد و افزايش آب بين منفذي در رسوبات آبرفتي و... ميباشد.

همچنين در اثر فعاليتهاي انساني مانند خاكبرداري و ايجاد راهها ، بارگذاري ناشي از ساخت و ساز روي زمين هاي شيب دار و مستعد ، قطع درختان و پوشش گياهي منطقه، ورود آب ناشي از چاههاي فاضلاب ، استخرها وآبياري چمنزارها و... ميتواند باعث فعال شدن و تسريع اين پديده شود. بسياري از زمين لغزشها همچون زمين لغزش گراس ونتر در وايومينگ منشاء صرفا طبيعي دارند برخي نيز توسط زمين لرزه ها فعال ميشوند(Keefer1984 ) آقاي كيفر در سال 1993 دريافت كه احتمال وقوع زمين لغزشها ي تحت تاثير فعاليت هاي لرزه اي در شيبهاي تندي(با زاويه بيش از 25 درجه ) كه دست كم 150 متر ارتفاع داشته باشند و در پايين توسط جريانهاي فعالي قطع شده باشند بيشتر است.

بشر از قرنها پيش به وجود نفت پي برده بود و اين ماده روغني شكل و اعجاب‌آميز از دير باز مورد استفاده پيشينيان بوده است. نفت را OIL يا Petroleum (روغن سنگ) مي‌نامند. در زبان اوستايي نپتا به معني روغن معدني است كه كلدانيها و عربها آن را از فارسي گرفته و نفت خوانده‌اند. هم‌اكنون بيش از دوسوم انرژي مصرفي جهان از نفت تامين مي‌شود. نظريات متعددي راجع به منشاء نفت و گاز ابراز شده است كه اولين فرضيه ها براي تشكيل هيدروكربنها با منشاء غير آلي نظير منشاء آتشفشاني، شيميائي و فضائي ارائه گرديده است.

لكن امروزه در خصوص منشاء آلي هيدروكربها اتفاق نظر وجود دارد. اين مواد آلي مي تواند بقاياي گياهان و حيوانات خشكي و دريائي عمدتا” پلانكتونها باشد.به طور دقيق تر در دريا و اقيانوس دو دسته توليدکننده اصلي ماده آلي مناسب براي تبديل به نفت داريم: فيتوپلانکتونها( دياتومه ,داينوفلاژله, جلبک سبزآبي) زئوپلانکتونها وجانوران عاليتر تغذيه کننده از فيتوپلانکتونها براي اينکه توليد مواد آلي در محيط آبي به ميزان مناسبي باشد,دو عامل دخيلند:1.ضخامت زون نور دار 2.ميزان ورود مواد مغذي به زون نوردار( مواد مغذي که براي رشد گياهان و جانوران مفيدند همانا فسفاتها ونيتراتها و اکسيژن هستند.)

◄  تاريخچه :

پايه گذار علم فتوگرامتري يک سرگرد فرانسوي به نام لوسدا(A. Laussedat) بوده است. او در سال 1859 به کميسيون آکادمي علوم پاريس نشان داد که انسان چگونه مي‌تواند با استفاده از زوج عکس، مختصات نقاط را محاسبه کند. در همين زمان در آلمان شخصي به نام مايدن باور(A. Meydenbaver) اولين آزمايش موفق خود را تحت عنوان فتوگرامتري ساختمان پشت سر گذاشت. اين علم در اتريش از تاريخ 1887 تاکنون مورد استفاده قرار گرفته است. دو مهندس اتريشي به نام‌هاي هافرل(Hefferl) و ماورر(Maurer) اولين طرح دستگاه فتوگرامتري را جهت استفاده در راه‌سازي و آبرساني به انجام رساندند. بعد از اينکه در سال 1901 پالفريش (Pulfrich ) مقدمات علم ستريوفتوگرامتري را ارائه کرد، راه را براي مخترع با ذوقي به نام اورلز (Orels) که دستگاه استريواتوگراف را در سال 1909 اختراع کرد، هموار ساخت.

◄  فتوگرامتري چيست:
فتوگرامتري به معناي عمليات اندازه گيري روي عكس مي‌باشد كه شامل عكسبرداري از اشيا، اندازه گيري تصاوير اشيا روي عكس ظاهر شده و تبديل اين اندازه‌ها به شكلي قابل استفاده(مثلا نقشه‌هاي توپوگرافي) مي‌شود. امروزه فتوگرامتري به دو شكل استفاده مي‌شود.

انواع روشهای استخراج

 استخراج معدن عموما به يکي از دو طريق روباز و زيرزميني انجام مي گيرد:
 

  الف) روش استخراج روباز(openpite) 
 

  اين روش در مورد ذخايري که داراي ضخامت قابل ملاحظه اي بوده و در قسمت سطح زمين نياز به خاک برداري و باطله برداري زيادي نداشته باشد به کار برده مي شود. براي استخراج سنگ معدن معمولا معدن را به صورت پلکاني باز مي کنند( معدن طلاي چاه خاتون موته – اصفهان ). باز کردن معدن و ايجاد پله ها در صورت نرم بودن طبقات تشکيل دهنده ي سنگ معدن به وسيله ي بلدوزر انجام مي پذيرد در اين حالت پس از آماده شدن پله ها، استخراج و بهره برداري ماده ي معدني به وسيله ي بلدوزر  و ماشين آلات بارگيري و حمل و نقل کننده ي مواد معدني و در بعضي موارد به وسيله ي ماشين آلات مدرن و بهره گيري از نوار نقاله صورت مي گيرد در موادي که طبقات تشکيل دهنده ي ماده ي معدني از سنگ هاي سخت وسيليسي باشد استخراج و بهره برداري ماده ي معدني به وسيله ي حفر چال ها و آتش باري به وسيله ي مواد ناريه انجام مي گيرد. روش هاي روباز از نظر نوع و ارتفاع پله ها به انواع مختلفي تقسيم بندي مي شوند که هر يک به نام روش خاصي نامگذاري مي شوند.

آشنایی

تاریخچه حفر گمانه بسیار قدیمی است و پیشینیان برای جستجوی آب در دشتها و دره‌ها به حفر گمانه می‌پرداخته‌اند و چون تلمبه اختراع نشده بود، در اغلب موارد آب از چاه (گمانه) به صورت آرتزین خارج شده و یا چهارپایان کار آبکشی را انجام می‌دادند. تا آنجا که تاریخ نشان می‌دهد قدیمیترین گمانه‌ها در چین حفر شده و سیستم حفاری ضربه‌ای که امروزه در حفر گمانه مورد استفاده قرار می‌گیرد، همان طریقه قدیمی است که در چین متداول بوده است. برای حفر گمانه به اعماق مختلف ، اقطار و در سنگهای گوناگون ، وسایل و تجهیزات و ماشین آلات حفاری در انواع و استانداردهای مختف با تکنولوژیهای گوناگون متداول است.

انواع روشها و تکنیکهای حفاری

فناورى نانو به سه زیر شاخه بالا به پایین، پایین به بالا (روش هاى ساخت) و نانو محاسبات (روش هاى مدل سازى و شبیه سازى) تقسیم بندى مى شوند که هر کدام از این روش ها نیز به شاخه هاى گوناگون تقسیم مى شوند. کاهش اندازه میکرو ساختارى مواد موجود مى تواند تاثیرات بزرگى را به وجود آورد. مثلاً همان طور که اندازه دانه یا کریستال در یک فلز به سمت نانو مقیاس حرکت مى کند، نسبت اتم هاى موجود بر روى مرزهاى دانه هاى این جسم جامد افزایش پیدا مى کند و آنها رفتارى کاملاً متفاوت از اتم هایى که روى مرز نیستند بروز مى دهند. رفتار آنها شروع به تحت تاثیر قرار دادن رفتار ماده مى کنند و در نتیجه در فلزات، افزایش استحکام، سختى، مقاومت الکتریکى، ظرفیت حرارتى ویژه، بهبود انبساط حرارتى و خواص مغناطیسى و کاهش رسانایى حرارتى دیده مى شود.
در اختلاط شدید از انواع همزن هاى دور بالا، همگن سازها، آسیاب هاى کلوییدى و غیره مى توان براى تهیه قطرات ریز یک مایع در مایع دیگر (نانو کپسول ها) سود جست. البته عوامل فعال سطحى (خودآرایى) نقش کلیدى در ایجاد و پایدارى این نانو امولسیون ها دارد. در روش استفاده از آسیاب گلوله اى با آسیا و یا پودر کردن مى توان براى ایجاد نانو ذرات استفاده کرد. خواص نانو ذرات حاصل تحت تاثیر نوع ماده آسیاکننده، زمان آسیا و محیط اتمسفرى آن قرار مى گیرد. از این روش مى توان براى تولید نان ذراتى از مواد استفاده کرد که با روش هاى دیگر به آسانى تولید نمى شوند. البته آلودگى حاصل از مواد محیط آسیاب کننده هم مى تواند مشکل ساز باشد. نانو ذرات در حال حاضر از طیف وسیعى از مواد ساخته مى شوند. معمول ترین آنها نانو ذرات سرامیکى بوده که به بخش سرامیک هاى اکسید فلزى (نظیر اکسیدهاى تیتانیوم، روى، آلومینیوم و آهن و نانو ذرات سیلیکاتى (عموماً به شکل ذرات نانو مقیاسى رس) تقسیم مى شود. طبق تعریف حداقل باید یکى از ابعاد آنها کمتر از ۱۰۰ نانومتر باشد. نانو ذرات سرامیکى فلزى یا اکسید فلزى معمولاً اندازه یکسانى از دو یا سه نانو متر تا ۱۰۰ نانو متر – در هر سه بعد دارند شاید شما انتظار دارید که چنین ذرات کوچکى در هوا معلق بمانند اما در واقع آنها به وسیله نیروهاى الکترواستاتیک به یکدیگر چسبیده و به شکل پودر بسیار ریزى رسوب مى کنند. کاربردهاى بازارپسند این نانو مواد بسیار زیاد است. خردایش یک فرآیند منحصر به فردى است که در محدوده وسیعى از کابردهاى صنعتى جهت تولید ذرات ریز کاربرد دارد اما بسیار مشکل است که توسط خردایش، ذرات را به سایز بسیار ریز تبدیل کنیم و علاوه بر این، خردایش بسیار ریز به علت ظرفیت پایین آسیا و مصرف انرژى بالا، بسیار گران است. بنابراین افزایش در کارآیى خردایش، تاثیر مفید اساسى بر روى مصرف انرژى خردایش و هزینه خواهد داشت. براى رسیدن به این هدف، انتخاب آسیاى مناسب و عملیات در شرایط بهینه آسیا کردن لازم و ضرورى به نظر می‏رسد. در این جهت از آسیاى سانتریفیوژ استفاده مى شود که، یک آسیاى با قدرت بالا بوده و می‏تواند جهت خردایش بسیار ریز مواد مورد استفاده قرار گیرد. این آسیا با به کارگیرى نیروهاى سانتریفیوژ تولید شده توسط دوران محور لوله آسیا در یک چرخه فعالیت می‏کند. همچنین در فناورى نانو میتوان توسط فرآیند شیمى مکانیکى ترکیبات اکسى فلوراید لانتانیوم (Loaf) را در حد سایز بسیار ریز نانو به دست آورد. اکسى فلوراید لانتانیوم مى تواند یک فعال کننده، ماده میزبان فسفر، کاتالیزور براى جفت شدن اکسایشى متان و یا اکسایش هیدروژن زدایى متان باشد. این ماده توسط دو روش مهم ترکیب مى شود. اولین شیوه، فرآیند ترکیبى حالت جامد تحت فشار و حرارت بالا بوده و فعل و انفعالات مستقیمى را در بین مواد موجب مى شود و دیگرى فرآیند electro_winning است که جهت آماده سازى به یک محلول آبدار و یا یک نمک گداخته نیاز دارد. در این روش هاى ترکیبى، از فلوراید لانتانیوم یا آمونیوم فلوراید به عنوان یک منبع فلوراید مورد استفاده قرار مى گیرد که طبعاً داراى هزینه بالایى نیز است. روش جایگزین دیگر جهت ترکیب مواد کاربردى بدون استفاده از گرما مى باشد. در این روش تنها از یک دستگاه خردایش با قدرت بالا نظیر آسیاى Planetary استفاده مى شود، به طورى که در این روش مسائل آلودگى هاى زیست محیطى به حداقل رسیده و دلیل آن عدم وجود مواد مضرى چون فلوئورین در گازهاى خروجى آن است. جهت جلوگیرى از وجود ناخالصى هاى ناشى از پوشش گلوله هاى مورد استفاده در آسیا در زمان خردایش، از گلوله هاى از جنس زیر کونیوم استفاده مى شود که در مقابل سائیدگى مقاوم است.