در معادن روباز، دیوارههای بلند (Highwalls) نمایانگر مرز برشخورده سنگ و باطله در حین پیشروی معدنکاری هستند. این دیوارهها اگرچه محصول عملیات استخراجاند، اما میتوانند به تهدیدی جدی برای ایمنی کارکنان، ماشینآلات و پایداری معدن بدل شوند. در این مقاله، با تکیه بر 25 سال تجربه مهندسی معدن و بهرهگیری از فناوریها و روشهای روز، اصول ایمنی دیوارههای بلند بررسی میشود.
🏷 تعریف دیواره بلند و اهمیت آن
دیواره بلند بخشی از دیواره نهایی یا موقت یک معدن روباز است که معمولاً پس از برداشت باطله یا ماده معدنی، به شکل یک نمای عمودی یا شیبدار باقی میماند. از آنجا که شکست این دیواره میتواند منجر به سقوط حجم عظیمی از سنگ، خاک و مصالح شود، شناخت، طراحی و پایش آن اهمیت بالایی دارد.
🏷 خطرات رایج دیواره بلند
- ریزش ناگهانی به دلیل گسل، درزه یا لایهسازی ضعیف
- لغزش سطحی یا عمیق ناشی از آب اشباع، ضعف مصالح یا فشارهای جانبی
- ریزش مصالح سست نظیر خاک نباتی یا بقایای حفاری
- ریسک فعالیتهای انسانی مانند توقف ماشین یا تعمیرات در پای دیواره
- خطرات ناشی از آب سطحی یا آب زیرزمینی
مثال:
در سال 2014، در یکی از معادن روباز ایالت یوتا آمریکا، شکست دیوارهای به ارتفاع 150 متر باعث مدفون شدن ماشینآلات و خسارت چند میلیون دلاری شد. بررسیها نشان داد، آبگرفتگی در پشت دیواره و فقدان پایش مستمر علت اصلی شکست بوده است.
🏷 طراحی صحیح دیواره بلند
الف. پارامترهای کلیدی در طراحی:
- ارتفاع و شیب دیواره (Overall Slope)
- ارتفاع و عرض پلهها (Bench Height & Width)
- زاویه شیب بینپلهای (Inter-ramp Angle)
- نسبت ایمنی (Factor of Safety)
ب. اصول طراحی:
- استفاده از مدلهای ژئومکانیکی (مانند نرمافزارهای Slide, Rocscience, FLAC3D)
- تحلیل شرایط زمینشناسی: گسلها، درزهها، رخسارهها
- طراحی سیستم پلهای برای افزایش ضریب ایمنی
- پیشبینی شرایط آب و زهکشی
🏷 بررسیهای ژئوتکنیکی و پایش پایداری
الف. مطالعات اولیه:
- حفاری مغزهبرداری (Core Drilling)
- آزمایشهای مقاومت برشی و تراکمپذیری
- تعیین ویژگی درزهها (مانند فاصله، امتداد، شیب)
ب. پایش مستمر:
- نصب ابزارهای ژئوتکنیکی مانند اینکلینومتر، پیزومتر
- پایش تصویری با استفاده از دوربینهای پایش پیوسته
- تکنولوژیهای نوین:
+رادارهای LiDAR برای نقشهبرداری سهبعدی دقیق
+ رادارهای زمینی (GB-InSAR) برای سنجش جابجاییهای میلیمتری
+ پهپادهای پایش تصویری برای ثبت تغییرات زمانی
🏷 مدیریت رواناب سطحی و زهکشی
- احداث خندقهای انحرافی (Diversion Ditches) در بالای دیواره
- طراحی شیب زمین به گونهای که رواناب از لبه دیواره دور شود
- پوششدهی مناسب خاک و سنگریز در لبه دیواره برای جلوگیری از فرسایش
- پایش آبهای زیرسطحی بهویژه در معادن زغالسنگ یا معادنی با لایههای رسی
🏷 اقدامات ایمنی در عملیات روزمره
- ممنوعیت توقف ماشینآلات در پای دیواره
- جلوگیری از نگهداری تجهیزات یا انبار مصالح در مجاورت دیواره
- برداشت پوشش گیاهی و مواد سست از لبه دیواره با فاصله ایمن
- آموزش مستمر پرسنل درباره خطرات و پروتکلهای ایمنی
- نصب علائم هشدار دهنده و حصارکشی
🏷 پیادهسازی عملیاتی در معادن ایران و جهان
تجربیات موفق:
- در معدن مس سرچشمه، استفاده از سامانه GB-InSAR باعث پیشبینی یک شکست بالقوه شد و عملیات پیشگیرانه، از یک فاجعه انسانی جلوگیری کرد.
- در معدن طلای Cadia Hill استرالیا، طراحی پلههای با عرض بالا و شیب ملایم، با در نظر گرفتن نتایج مدلسازی عددی، باعث افزایش طول عمر معدن شد.
راهکارهای اجرایی:
- عقد قرارداد با شرکتهای تخصصی پایش ژئوتکنیک
- یکپارچهسازی دادههای زمینشناسی، حفاری و پایش در نرمافزارهای Mine Planning
- برگزاری جلسه Toolbox Safety Talk پیش از هر شیفت کاری
🏷 مطالعه موردی: معدن روباز زغالسنگ در استان گلستان
شرح وضعیت: دیوارهای با ارتفاع 42 متر، بدون زهکش و با درزههای افقی غالب
مشکل: ریزش بخشی از دیواره پس از بارش شدید
اقدامات اصلاحی:
- اجرای خندق انحرافی در لبه دیواره
- تثبیت شیب با کاهش ارتفاع پله و افزایش عرض
- نصب شتابسنج برای پایش حرکات کوچک
نتیجهگیری
ایمنی دیوارههای بلند ترکیبی از دانش مهندسی ژئوتکنیک، طراحی معدنی، مدیریت عملیاتی و پایش مستمر است. با بهرهگیری از فناوریهای نوین، استفاده از تجربیات بینالمللی و بومیسازی روشها، میتوان به سطح بالایی از ایمنی و بهرهوری دست یافت.
پیشنهاد نهایی: هر معدن باید یک برنامه مدون مدیریت پایداری دیواره بلند داشته باشد که شامل طراحی، پایش، بازبینی و آموزش مستمر باشد.