یکی از موضوعات مهم در سایتهای روزمینی، کنترل غبار جاده های محل تردد کامیونها می باشد. تحقیقات گذشته نشان داده است که این جاده ها با تولید 78-97 درصد کل انتشار غبار برای ذرات کوچکتر از 10 میکرون، بیشترین انتشار غبار در سایتها را به خود اختصاص داده اند. حجم زیاد غبار میتواند تا محدوده 40 متری کارگران را در معرض غبار قابل استنشاق قرار دهد .

اندازه ذارت غبار جاده ها معمولا بین 10mm تا 0.01micron میکرون است که بیشتر آن بین  10mm تا 1micron است. مقدار ذرات درشت تر در غبار به سرعت باد ( یا آشوب) در منبع انتشار بستگی دارد . معمولا درصد غبار قابل استنشاق قسمت کوچکی از کل انتشار غبار میباشد. برای مثال یک ارزیابی از اندازه ذرات غبار منتشر شده از جاده کامیونها نشان داده است که 85.5% غبار بزرگتر از 10micron و 14.5% ریزتر از 10micron است. هرچند ذرات ریز مقدار کمی است، اما ازنظر بهداشت و ایمنی موردتوجه است مخصوصا اگر غبار سیلیس داشته باشد.

کاهش دید میتواند یک مشکل ایمنی با غبار تولید از جاده ها باشد. اگرچه رابطه مستند شناخته شده بین غبار منتشر شده و تصادفات در جاده های معدنی وجود ندارد، اما مشاهدات شرایط غبار شدید روشن میکند که میتواند رابطه ای وجود داشته باشد. با غلظت غبار بین 100-400 mg/m3 کاهش دید نیز اتفاق می افتد. 

جاده ها و راههای دسترسی در عملیاتهای معدنی بطور وسیعی برای انتقال مواد به داخل یا خارج از نواحی معدنی بکار میرود. شبکه راهها در سطح سایت معدنی میتواند نسبتا وسیع باشد و پتانسیل تولید غبار به الگوهای ترافیکی در سایت بستگی دارد. در مناطقی که ترافیک سنگین است امکان تولید غبار بسیار بیشتر از نواحی است که ترافیک سبک است. بیشتر غبار در اثر نیروی چرخ روی سطح جاده و توربالانس تولید میشود. بنابراین اولین قدم در کنترل غبار جاده ساخت صحیح جاده است.

راههای دسترسی ذاتا شبیه جاده های تردد کامیونها است به غیر از اینکه تردد ماشینها کمتر است. شاخص هایی که در ادامه برای کنترل غبار جاده های کامیونها توضیح داده میشود میتواند برای جاده های دسترسی نیز بکار رود. به ویژه بحث ساخت جاده به کامیونهای سنگین مربوط میشود اما میتواند به سادگی برای جاده های دسترسی نیز استفاده شود. معمولا پذیرفته شده است جاده های دسترسی دست بالا طراحی شود؛ بخاطر طبیعت متغیر معادن که ممکن است جاده های دسترسی به راه کامیونها تبدیل شود. اطلاعات بیشتر در مورد طراحی درست جاده های دسترسی کوچک را میتوانید  (2000) Gravel Roads, Maintenance and Design Manual ببینید.

مبانی راهسازی

ساخت و ساز مناسب جاده های کامیون یکی از ملاحظات مهم کنترل غبار بهینه است. ساخت یک جاده مناسب هزینه سرمایه گذاری بیشتری خواهد داشت؛ اما تعمیرات جاده کمتر خواهد بود و هزینه تعمیر تجهیزات کاهش یافته و به کنترل غبار موثر و افزایش عمر تایر کمک خواهد کرد. به ویژه با کاهش ذرات ریز تولید شده و افزایش طول عمر غبارنشانها، کنترل غبار تقویت میشود.

وقتی یک ماشین از روی جاده عبور میکند چرخها به سطح جاده نیرو وارد میکند. در محل چرخها جاده تحت فشار قرار میگیرد. وقتی چرخ از همین محل عبور میکند جاده با کشش به جای اول برمیگردد. در جاده های مناسب طراحی شده، سیکل کشش و فشار در محدوده الاستیک ساختار جاده اتفاق می افتد.

اگر جاده بطور مناسب طراحی نشده باشد، ممکن است تغییر شکل دائم اتفاق افتد. جاده های ساخته شده از مواد ضعیف به آسانی کیفیت خود را از دست میدهد، که باعث تولید مواد ریزدانه هنگام عبور و مرور خودروها میشود. جاده های ساخته شده از مواد درست دیرتر کیفیت خود را از دست میدهد که در نتیجه پتانسیل انتشار غبار جاده در همان مدت کمتر خواهد بود. معمولا فرونشانهای غبار با تشکیل یک لایه روی سطح جاده کار میکند. پس شکست جاده باعث خواهد شد هرگونه فرونشانی غبار استحکام چسبندگی خود را از دست داده و در نتیجه کارآیی غبارنشان کاهش یابد.

مواد انتخاب شده برای ساخت و ساز جاده باید خواص مکانیکی خاصی داشته باشد که عبارتند از مقاومت به سایش، ثبات soundness ، حداکثر اندازه و شکل و درجه بندی ذرات.

-مقاومت به سایش بالا برای مواد جاده ها نیاز است. این مواد باید سخت و بادوام باشند که به راحتی در اثر رفت و آمد ماشینها گسسته نشود. معمولا مطلوبترین مواد گرانیت یا سنگ آهک است. استفاده از مصالح ناسالم مثل سنگ رست shale ، زغال، میکا یا ورمیکولیت  vermiculite باید اجتناب شود، چون بکارگیری این مواد استحکام و دوام جاده را پایین می آورد.

- ثبات یعنی توانایی مواد برای تحمل شرایط آب و هوایی. موادی مطلوب هستند که بتواند شرایط آب و هوایی را تحمل کند. مواد ضعیف، بسیارجاذب، به آسانی قابل جداشدن cleavable ، متورم شدن هنگام اشباع یا مستعد شکسته شدن هنگام فرایندهای آب و هوایی طبیعی برای ساخت و ساز جاده توصیه نمیشود.

-حداکثر اندازه، بزرگترین اندازه ذرات مجاز در مواد جاده است. معمولا به منظور حفظ سهولت تعمیرنگهداری جاده با جاده صاف کن (گریدر)، استفاده از سنگ درشت تر از یک اینچ برای لایه سطحی نامطلوب است.

-شکل ذرات مواد جاده روی استحکام، دانسیته و دوام سطح جاده تاثیر میگذارد . اشکال دارای گوشه و سطح خشن به خوبی در هم فرورفته و سطح جاده مطلوبی را فراهم می آورند.

-درجه بندی Gradation توزیع اندازه ذرات در تمام جاده است. مواد خوب دانه بندی شده شامل یک توزیع خوب اندازه ذارت از درشت تا ریز است. یک توزیع ذرات قابل قبول برای اهداف ساختمانی معمولا با رابطه زیر بیان میشود:

علاوه بر خواص مناسب مواد، یک جاده درست ساخته شده از سه جزء تشکیل خواهد شد: بستر subgrade ، میانی subbase و سطح سایشی wearing surface که در شکل زیر نمایش داده شده است. 

جامعه تست و مواد آمریکا ASTM و جامعه بزرگراههای آمریکا (American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO  استانداردهایی برای حداقل خواص مورد نیاز ارائه نموده است.

بستر پایین ترین سطح خاک یا سنگ است که فوندانسیون جاده است. لایه مهمی است چون تمام بار ماشینها را تحمل میکند. دو روش برای حداکثر نمودن استحکام بستر وجود دارد: فشرده سازی در رطوبت بهینه و زهکشی drainage مناسب. بیشتر خاکهای بستر در حداکثر دانسیته در یک رطوبت معین فشرده میشوند. برای این منظور سطح بستر باید قبل از اضافه کردن آب به منطقه خراشیده شود. سپس فشرده سازی معمولا با بکارگیری یک کامپکتور ارتعاشی با یک غلتک صاف اجرا میشود. به علاوه بستر باید با یک قوس در وسط طراحی شود تا زهکشی آب از جاده را بهبود بخشد. نهرهای مناسب زهکشی ditch برای حمل آب به دور از سطح جاده باید طراحی و ساخته شود. ملاحظه دیگر این است که هرگونه سطح بستر که شامل مواد کیفیت پایین است باید قبل از اجرای لایه های بعدی اصلاح یا تعمیر شود. وگرنه این منطق در آینده مشکل زا خواهد بود و نیاز به تعمیرات مداوم دارد.

لایه میانی لایه ای بین بستر و سطح سایشی است. مواد این لایه سنگدانه های گوشه دار است. این لایه شرایط کمتر سختگیرانه برای استحکام، نوع مواد و کیفیت دارد. اگر بستر الزامات لایه میانی را براورده کند میتوان لایه میانی را از طراحی جاده حذف نمود.

 لایه میانی جاده شامل گستره وسیعی از اندازه ذرات است که متمایل به هیچ اندازه خاصی نیست. معمولا بزرگترین اندازه ذرات 75mm است که برای ترافیک سبک بیشتر 38mm معمول است. بهترین کار استفاده از پخش کننده مواد مشابه شکل زیر میباشد. مواد در لایه های یکنواخت به ارتفاع 200-250mm ریخته میشود؛ سپس با یک غلتک ارتعاشی و حداقل مقدار ویبره (برای اجتناب از جدا شدن ذرات ریز و درشت از یکدیگر) فشرده میشود. 

تخلیه مستقیم مواد کامیون (End-dumping (also called "tailgating" که اغلب هم بکار میرود نامطلوب است چون ممکن است جدایش مواد ریز و درشت اتفاق بیافتد. هرچند تخلیه مواد بطور مستقیم از انتهای کامیون انجام می شود، اما می توان برای حداقل کردن جدایش مواد ریز و درشت، با گریدر دارای یک تیغه blade مواد را به یک سطح یکنواخت رساند. سپس یک غلتک ویبره میتواند برای فشرده کردن مواد بکار رود.

مواد سطح سایشی باید در برابر سایش، شرایط آب و هوایی و فرار ذرات درشت از جاده مقاوم باشند. برای پر کردن فضاهای خالی بین ذرات درشت، مواد باید به اندازه کافی ذرات ریز داشته باشند. مواد ریز از دست رفتن ذرات درشت را حداقل میکند. سطح سایشی باید در رطوبت بهینه فشرده شود تا حداکثر استحکام را بدست آورد. بعلاوه هنگام ساخت قوسی باید درنظر گرفته شود تا آب را از سطح جاده دور کند.

ضخامت این سه لایه فاکتور مهمی در طراحی جاده است. ضخامت کافی این لایه ها باعث میشود جاده باری که برای آن طراحی شده است را تحمل کند. جاده ای که توانایی تحمل بار کامیونها را نداشته باشد به سرعت فرسوده میشود که در نتیجه باعث میشود غبار بیشتری تولید شود. ضخامت لایه میانی یک فاکتور مهم طراحی است برای اطمینان از اینکه بار سطح بطور مناسب روی بستر پخش شده است. به عنوان مثال دو برابر کردن ضخامت لایه میانی میتواند باعث کاهش بیش از دو برابری فشار بستر شود. این ملاحظات طراحی میتواند از فرسایش سریع جاده بخاطر بارهای سنگین جلوگیری کرده و عمر جاده را بهبود دهد.

جاده های معادن بخاطر بار بسیار سنگین کامیونهای معدنی الزامات ساخت و ساز منحصر بفردی دارند. دستورالعملهای جاده های خاکی برای تردد معمول ماشینها برای جاده های معدنی کافی نیست. برای تعیین ضخامت مناسب لایه میانی یک جاده معدنی شکل زیر از اداره معادن آمریکا U.S. Bureau of Mines باید بکار رود. این نمودار نسبت تحمل کالیفرنیا (California Bearing Ratio (CBR و بار چرخ کامیون را - که با استفاده از مشخصات ارائه شده توسط سازنده محاسبه شده است – برای تعیین ضخامت لایه میانی بکار میبرد. 

تست نسبت تحمل کالیفرنیا نتایج را در مقایسه با ظرفیت تحمل سنگ خورد شده دانه بندی شده فراهم میکند. برای ارزیابی استحکام چسبندگی ذرات با حداکثر اندازه 0.75inch بکار میرود. تست شامل وارد کردن یک نیرو به یک پیستون نفوذکننده کوچک به مواد نمونه با نرخ 0.05 inch/minute میباشد و کل بار وارده در نفوذ بین 0.025inch تا 0.3 inch ثبت میکند. مشخصات تست را در این دو مرجع زیر ببینید:

 AASHTO T193 "The California Bearing Ratio," or

 ASTM D 1883 "Bearing Ratio of Laboratory Compacted Soils." 

ادامه در کنترل غبار جاده ها (2)

منبع: 

هندبوک کنترل غبار در صنایع معدنی

Dust Control Handbook for Industrial Minerals Mining and Processing

نوشتن دیدگاه