پایان نامه معدن آهک چمبودک

پایان نامه مقطع کارشناسی

رشته مهندسی معدن

سال 1384

مقدمه:

معدن آهک چمبودک مربوط به مجتمع کارخانجات فرآورده‌های ساختمانی ایران (فراسا) واقع در کیلومتر 85 اتوبان کرج قزوین با تولید فرآورده‌هائی شامل: سیپورکس، ایتونگ آجر ماسه آهکی، آهک پخته، تیرچه پانل، بالاست، شن و ماسه از سال 1357 مورد بهره‌برداری قرار گرفته است. جهت تأمین سنگ آهک مورد نیاز کارخانه آهک صنعتی مجتمع، که تأمین کننده آهک پخته مورد نیاز بخش تولید آجر ماسه آهکی ایتونگ و سیپورکس، آهک پخته و همچنین تأمین کننده سنگ مورد نیاز بالاست آهکی می‌باشد. کلیه ذخایر سنگ آهک موجود در محدوده مجتمع در سال 1367 مورد بررسی‌های اکتشافی قرار گرفته و با درنظر گرفتن اطلاعات بدست آمده، محدودیت‌های پروانه‌ای و شرایط استخراج، در نهایت ذخایر سنگ پوزه غربی کوه حوضک که در فاصله یک کیلومتری شمال شرقی مجتمع قرار دارد، انتخاب گردیده و مورد بهره‌برداری قرار گرفت و مقادیر متنابهی از تیپ‌های مختلف سنگ آهک از این کوه نیز استخراج و به خط تولید کارخانه فرستاده شد.

کیفیت نامناسب این ذخایر در محل سینه کارهای احداثی، اشکالاتی در پروسه تولید آهک پخته ایجاد نموده و ضمناً محصول تولیدی نیز از کیفیت مناسبی برخوردار نبود بعلاوه ادامه عملیات استخراجی در بلوکهای با کیفیت نسبتاً مناسبتر نیز بدلیل شرایط استخراج بسیار نامناسب (حالت پرتگاهی و ارتفاع زیاد و عدم امکان احداث، جاده دستیابی) نیز امکان‌پذیر نبود.

بنابراین ادامه عملیات استخراجی در سینه کارهای سنگ آهک کوه حوضک متوقف گردیده و انجام پی‌جوئی‌های مجدد جهت دستیابی به ذخایر سنگ آهک مناسب‌تر الزامی گردید. این عملیات در پائیز سال 71 انجام پذیرفت. طی این عملیات کلیه بیرون ‌زدگی‌های سنگ آهک در شعاع مناسب (فاصله مناسب و اقتصادی جهت حمل سنگ به سنگ‌شکن اولیه کارخانه) مورد پی‌جوئی‌های اکتشافی قرار گرفته و نمونه‌برداریهای سیستماتیک بر روی آنها انجام پذیرفت.

این بررسیها منجر به کشف سه بلوک معدنی قابل بهره‌برداری مناسب از نظر کیفیت، فاصله و شرایط استخراج گردید (این ذخایر در پی‌جوئی‌های انجام شده در سال 67 شناسائی نشده بود) موقعیت این سه بلوک معدنی در نقشه شماره 1 مشخص گردیده است.

نظر به اهمیت این ذخایر آهکی جهت تأمین سنگ آهک مورد نیاز این مجتمع تولیدی طی عمر مفید آن، در نظر است جهت بهره‌برداری کامل و اصولی از این سه بلوک، طرح جامعی تنظیم گردد بطوریکه نهایت سعی مبذول تا بتوان با صحیح‌ترین روش استخراج و طبق یک برنامه‌ریزی دقیق و مشخص از این ذخایر بهره‌برداری بعمل آورده و از هر گونه اقدامی که منجر به تخریب معدن و پیچیدگی عملیات استخراجی شود اجتناب کرد.

لذا برای جمع‌آوری اطلاعات لازم جهت طراحی استخراج و چگونگی بهره‌برداری از این ذخایر یک برنامه اکتشافی شامل انجام عملیات نقشه‌برداری توپوگرافی بزرگ مقیاس، انجام عملیات برداشتهای زمین‌شناسی معدنی و تهیه پروفیل‌های زمین‌شناسی معدنی و نمونه‌برداریهای سیستماتیک به اجرا در آمده است.

نظر به اینکه جهت تأمین سنگ آهک مورد نیاز کارخانه، بهره‌برداری هر چه سریعتر از ذخایر در برنامه شرکت فرآورده‌های ساختمانی قرار داشت لذا بلوک معدنی شماره 1 که از نظر امکانات دستیابی و شرایط استخراج در موقعیت مناسبتری نسبت به دو بلوک دیگر قرار داشت جهت شروع عملیات بهره‌برداری در اولویت قرار گرفته و طرح استخراج اولیه برای بهره‌برداری از این بلوک معدنی در سال 71 ارائه گردیده است و بر مبنای این طرح، بهره‌برداری از این بلوک معدنی آغاز گردید، بعد از اتمام عملیات اکتشافات تفصیلی و بدست آمدن نتایج و بر مبنای تجربیات بدست آمده طی 4 سال بهره‌برداری از بلوک شماره 1، طرح جامع استخراج از ذخایر معدنی تهیه گردید.

تولید اسمی دو کوره آهک‌پزی مجتمع فرآورده‌های ساختمانی مجموعاً 350 تن آهک پخته در روز می‌باشد که جهت این میزان تولید روزانه حداقل 620 سنگ دانه‌بندی شده می‌بایست به کوره‌ها شارژ گردد (دانه‌های 3 تا 7 میلی‌متر جهت کوره Soft burn 150 تن و دانه‌های 7 تا 12 میلی‌متر جهت کوره high burn 200 تن).

برای حدود 330 روز کاری جهت کوره‌های آهک‌پزی جمعاً سالیانه 200 هزار تن سنگ دانه‌بندی شده مورد نیاز است و با در نظر گرفتن حدود 30 درصد پرت دانه‌بندی (20 درصد پرت جهت سنگ شکن اولیه و 10 درصد پرت جهت سنگ شکن‌های ثانویه) و 5 درصد پرت استخراج و بارگیری و حمل میزان سنگ استخراجی جهت شارژ کوره‌های آهک‌پزی مجتمع فرآورده‌های ساختمانی حداقل می‌بایست 270 هزار تن در سال باشد.

نظر به اینکه احتمال دارد در بعضی از مواقع شرکت برحسب سفارشات خریداران مقادیری نیز بالاست آهکی تولید و ظرفیت تولید بالاست تأسیسات شرکت می‌تواند حدود 250 هزار تن در سال باشد با در نظر گرفتن حدود 33% پرت دانه‌بندی و استخراج بارگیری و حمل و غیره جهت تولید بالاست نیز می‌بایست 330 هزار تن سنگ استخراج گردد. در صورتیکه در مقاطعی سفارشات تولید بالاست به شرکت داده نشود این میزان سنگ استخراجی را می‌توان بعنوان دپوی ذخیره در محل مناسبی دپو نمود.

لذا طرح موجود بر مبنای حداکثر نیاز مجتمع به سنگ استخراجی سنگ آهک یعنی مجموعاً 600 هزار تن سنگ در سال یا روزانه 2000 تن سنگ استخراجی جهت 300 روز کاری تدوین و ارائه گردد.

1 زمین‌شناسی عمومی منطقه:

منطقه مورد مطالعه که در شمال شرق شهرستان آبیک و در کیلومتر 85 اتوبان تهران قزوین قرار گرفته از نظر زمین‌شناسی مربوط به زون البرز ایران است.

قدیمی‌ترین سازند بیرون زده در این منطقه سازند لالون (کامبرین) است که ارتفاعات شمال غرب محل احداث کارخانه را تشکیل می‌دهند این سازند از ماسه سنگهای قرمز رنگ متوسط لایه تا ضخیم لایه تشکیل یافته که لایه‌های کم ضخامت شیل نیز بصورت بین لایه‌ای در بین لایه‌های ماسه سنگی دیده می‌شود. روند عمومی لایه‌ها شمالی جنوبی است که به طرف غرب شیب دارند. ذخایر سنگ سیلیس مورد بهره‌برداری شرکت فرآورده‌های ساختمانی که تأمین‌کننده سیلیس مورد نیاز مجتمع می‌باشند مربوط به این سازند است که در حال حاضر در چهارچوب طرح جامع دیگری که تهیه گردیده است در حال بهره‌برداری می‌باشد.

واحد ماسه سنگ کوارتزیتی سفید رنگ بالائی (TopQ) در قله این ارتفاعات گسترش داشته که دولومیت‌های سازند میلا (اردویسین) بصورت لایه‌های متوسط لایه دولومیت بصورت هم شیب بر روی واحد کوارتزیت فوقانی قرار گرفته و بطرف غرب گسترش دارند.

سازند الیکا (تریاس) کلیه ارتفاعات بلند شمال دره محل احداث کارخانه (دره چمبورک) را تشکیل داده است که با روند عمومی شرقی غربی بطرف جنوب شیب دارند.

سازند الیکا در این منطقه بصورت سنگ آهکهای ضخیم لایه برنگ خاکستری روشن می‌باشند که در اغلب مناطق، این سازند در امتداد شکستگی‌ها و گسلهای اصلی و فرعی بطور ثانویه دولومیت آلتره و در بعضی مناطق سیلیسفیه شده است.

دولومیتیزاسیون و آلتراسیون آهکهای الیکا در این نقطه کاملاً در ارتباط به شکستگی‌ها و درزه‌های موجود در این سنگ است بطوریکه در مناطقی که تکتونیک بر روی این سازند تأثیر بیشتری داشته است، مناطق دولومیتیزه یا آلتره بصورت زون‌های زرد مایل به قهوه‌ای روشن گسترش و تراکم بیشتری داشته و در مناطق که شکستگی‌ها با تراکم کمتری بر روی سازند گسترش دارند سنگ آهکها بصورت بلوکهای نسبتاً خاص‌تر دیده می‌شوند.

عملیات پی‌جوئی جهت یافتن مناطقی از این سازند که پدیده آلتراسیون یا دولومیتیزاسیون در آن حداقل می‌باشد، منجر به مشخص شده دو بلوک سنگ آهک قابل بهره‌برداری جهت تأمین سنگ آهک مورد نیاز کارخانه گردید. در این دو بلوک (بلوکهای معدنی1 و 2) پدیده دولومیتیزاسیون و آلتراسیون و سیلیسیفیکاسیون نسبت به سایر مناطق گسترش سازند الیکا حداقل بوده و می‌توان با رعایت تمهیدات استخراجی، سنگ آهک نسبتاً خالص از این دو بلوک آهکی جهت تأمین سنگ آهک مورد نیاز کارخانه، تأمین نمود.

سازندهای مربوط به ژوراستیک شامل شیل‌های ذغال‌دار شمشک کلیه تپه ماهورهای دامنه‌های ارتفاعات شمالی منطقه را تشکیل داده‌اند که بصورت هم‌شیب با روند عمومی شرقی غربی بر روی سازند الیکا قرار گرفته که لایه‌های ذغال‌دار این سازند در حال حاضر توسط بهره‌برداران خصوصی مورد بهره‌برداری می‌باشند.

ژوراسیک فوقانی بصورت سازند لار متشکل از سنگ آهکهای ماسیو خاکستری تیره دارای عناصر چرت و در بخشهای دولومیتیزه ارتفاعات آهکی شرق منطقه (کوه حوضک) و تپه‌های منفرد غرب کارخانه را تشکیل داده‌اند. از این آهکها در پوزه غربی کوه حوضک بصورت چند سینه کار استخراجی قبلاً بهره‌برداری گردیده است که در حال حاضر این سینه کارها تعطیل گردیده است.

بلندترین ارتفاعات شمال غرب مجتمع فرآورده‌های ساختمانی نیز از سنگ آهکهای سازند لار تشکیل یافته است که بلوک معدنی شماره 3 بر روی این واحد سنگی مشخص گردیده و در آینده جهت تأمین سنگ آهک مورد نیاز کارخانه مورد بهره‌برداری قرار خواهد گرفت.

شرح کامل عملیات اکتشافی انجام شده بر روی سه بلوک معدنی سنگ آهک کارخانه، بلوکهای 1 و 2 مربوط به سازند الیکا و بلوک 3 مربوط به سازند لار، در بخش مربوطه ارائه خواهد شد.

سنگ آهکهای کرتاسه (سازند تیزکوه) بخشهای جنوبی ارتفاعات حوضک را تشکیل داده‌اند که این آهکها در حال حاضر توسط کارخانه سیمان آبیک مورد بهره‌برداری می‌باشند.

جوانترین سازند، بیرون زده در این منطقه مربوط به توفهای سبز البرز (ائوسن) می‌باشد که بصورت تپه منفردی در جنوب اتوبان و در جنوب غربی مجتمع فرآورده‌های ساختمانی تظاهر دارد. از این توفها بعنوان پوزولان توسط کارخانه سیمان آبیک بهره‌برداری می‌گردد.

2 شرح عملیات اکتشافی

با در نظر گرفتن فاصله مناسب و اقتصادی و شرایط استخراج و بهره‌برداری و کیفیت، جهت یافتن مناسبترین ذخایر سنگ آهک منطقه برای تأمین سنگ مورد نیاز 50 ساله مجتمع فرآورده‌های ساختمانی سازندهای آهکی لار و الکیا که گسترش وسیعی در منطقه مورد مطالعه دارند، مورد پی‌جوئی و بررسی‌های اکتشافی قرار گرفت.

12 سازند لار

سازند لار در منطقه مورد مطالعه در ارتفاعات کوه حوضک واقع در شمال شرق مجتمع فرآورده‌های ساختمانی گسترش وسیعی دارند. بعلاوه این سازند بصورت تپه ماهورهای نسبتاً کم ارتفاع (آهکهای سه‌تپه) ارتفاعات غرب مجتمع را نیز تشکیل داده است.

جهت مشخص شدن امکان بهره‌برداری از این سازند در مناطق مورد بحث، مطالعات پی‌جوئی و نمونه‌برداری در بلوکهای قابل بهره‌برداری بعمل آمد.

112 منابع سنگ آهک سه‌تپه:

 بدلیل مشرف بودن به کارخانه و قرار گذاشتن چاه آب تأمین کننده آب مورد نیاز کارخانه در دامنه جنوب غربی این تپه‌ها و اشکالات استخراجی و بعلاوه وجود عناصر چرت (سیلیس آموف‌سخت) بصورت قطعات پراکنده در سنگ که در پروسه خردایش اشکالاتی ایجاد می‌نماید از برنامه مطالعات و اکتشافات معدنی حذف گردد.

212 سنگ آهکهای لار واقع در کوه حوضک:

 برای بررسی امکان بهره‌برداری از این ذخایر جهت تأمین سنگ آهک مورد نیاز مجتمع مورد بررسیهای اکتشافی قرار گرفت.

ذخایر سنگ آهک کوه حوضک از دو بخش تشکیل یافته است.

بخش تحتانی که از لایه‌های نازک لایه یا متوسط لایه سنگ آهک مارنی خاکستری تیره تشکیل یافته است از این بخش از ذخایر دو نمونه تحت شماره T3.7 و T3.8 بصورت نمونه‌برداری نقطه‌ای گرفته شده است که آنالیز شیمیایی آن بصورت ذیل است.

MgO

CaO

Sio2

شماره نمونه‌گیری

0.20

53.00

3.76

T3-7

0.20

56.02

4.48

T3-7

وجود درصد بالای sio2 در این لایه‌های آهکی امکان بهره‌برداری از این بخش از سازند لار در کوه حوضک را کاملاً منتفی می‌سازد گو اینکه قبلاً در پوزه غربی کوه حوضک از این تیپ سنگ آهک‌ها، مقادیری سنگ استخراج گردیده و در کوره آهک کارخانه بدلیل درصد بالای سیلیس آن ایجاد اشکالاتی نیز نموده است.

از بخش فوقانی سازند در ضخامت بیرون زده آن که از سنگ آهک ماسیو خاکستری تیره تشکیل یافته و در متن سنگ نیز عناصر پراکنده چرت دیده می‌شود جمعاً 7 نمونه گرفته شده است T3-20 تا T3-26.

بررسی آنالیز شیمیائی این نمونه‌ها نشان می‌دهد، این بخش از ذخایر نیز بدلیل بالا بودن نسبی درصد sio2 و وجود لایه‌های دولومیتی در آنها از کیفیت مناسبی جهت تأمین سنگ آهک مورد نیاز کوره‌های کارخانه برخوردار نمی‌باشند

MgO

CaO

SiO2

شماره نمونه

3.01

51.14

0.86

T3-20

4.62

49.73

1.50

T3-21

1.40

51.12

4.47

T3-22

4.83

49.58

1.77

T3-23

2.81

51.20

1.57

T3-24

1.81

52.03

1.76

T3-25

1.21

53.13

2.27

T3-26

از بیرون زنگیهای سنگ آهک کوه حوضک در بخش جنوبی آن نیز در امتداد یک پروفیل نمونه‌برداری گردید. نمونه‌های T3-19 تا T3-9 وجود لایه‌های دولومیتی در این بخش از ذخایر کوه حوضک امکان بهره‌برداری از این ذخایر را منتفی می‌سازد.

موقعیت پروفیل‌های نمونه‌برداری کوه حوضک در پروفیل (کروکی) ضمیمه مشخص گردیده است.

MgO

CaO

SiO2

شماره نمونه

17.23

34.85

1.27

T3-9

11.44

40.51

1.33

T3-10

1.79

53.36

1.28

T3-11

7.23

46.13

1.36

T3-12

7.40

45.94

1.06

T3-13

11.47

36.76

3.42

T3-14

13.45

38.85

1.19

T3-15

8.04

44.21

2.65

T3-16

15.45

36.87

1.56

T3-17

11.66

41.41

0.97

T3-18

11.67

41.45

1.23

T3-19

منابع و مواخذ:

1  - استفاده از نتایج آزمایشگاهی سازمان زمین شناسی و آنالیز شیمیایی

2  - جزوات دانشگاهی اقتصاد معدنی استاد امیرافشار   درخصوص DCF      و محاسشبات اقتصادی آن

3  - کتاب زمین شناسی عمومی   ؛ دکتر حسن مدنی -  دکتر سیاوش شفیقی

4  - کتاب روشهای حفاری    ؛ دکتر مرتضی اصانلو

5 - کتاب محاسبات حفاری و آتشباری  جلد 1و2     ؛ مهندس استوار

6  - کتاب زمین شناسی ساختمانی  ؛  دکتر حسنی پاک

7 - کتابخانه سازمان زمین شناسی

8  - کتابخانه شرکت فرآورده های معدنی ایران

9 – مجموعه مقالات و سمیتارهای سازمان صنایع و معادن