طرح محققان و سقفی مطمئن برای کارگران معدن؛ مقاوم‌سازی معادن با بتن‌های سبک
خبرگزاری آنا؛ نگهداری تونل‌ها و دیواره‌های حفرشده در راه‌سازی با توجه به اینکه باید سال‌های طولانی مورد استفاده قرار گیرند، معمولاً با تجهیزات، وسایل محکم و بسیار پایدار ساخته می‌شوند و به همین علت هزینه نگهداری بالایی نیز دارند؛ اما در معادن معمولاً لازم است نگهداری به صورتی باشد که در برخی موارد تا پایان عمر یک معدن و یا پس از پایان استخراج جمع‌آوری شوند؛ بنابراین از تجهیزاتی برای نگهداری استفاده می‌شوند که هزینه کمتری را به عملیات معدن کاری تحمیل کنند و در عین حال از مقاومت و کیفیت لازم نیز برخوردار باشند.
برای انجام عملیات نگهداری در معادن زیرزمینی می‌توان از روش‌ها و ابزار‌های گوناگون مانند تزریق بتن، پیچ سنگ‌ها، چوب‌بست، اتصالات فولادی و پایه‌های هیدرولیکی استفاده کرد.
در استان خراسان‌جنوبی به‌خصوص شهرستان طبس معادن زغال سنگ فعال هستند و یکی از مشکلاتی که در صنعت معدن زغال‌سنگ وجود دارد، استفاده از چوب برای ساختاربندی تونل‌هاست که هم مشکل زیست‌محیطی و استفاده از چوب درختان را در پی دارد و هم استقامت لازم را ندارد.
سازه‌های نگهبان چوب بعد از مدتی در اثر ضربات و جابه‌جایی خاصیت خود را از دست می‌دهند؛ اما سازه‌های بتنی هرچند که در برخی از قسمت‌های سازه فلز استفاده شده است؛ اما به دنبال آن هستیم که قسمت فلزی را اصلاح کنیم تا به‌صورت ماژولار ساخته شود تا در کنار هم قرار گیرند و کاربرد بیشتری داشته باشند
مسئولان دانشگاه آزاد اسلامی استان خراسان‌جنوبی و واحد بیرجند این دانشگاه سال گذشته در دیدار و تفاهمی که با مدیرعامل یکی از شرکت‌های اصلی فعال در حوزه زغال سنگ (زغال‌سنگ پروده) داشتند، مقرر شد مرکز تحقیقات بتن دانشگاه آزاد اسلامی واحد بیرجند با مطالعه، طراحی و تولید ستون‌های بتنی سبک، این مشکل را برطرف کند.
خبرنگار آنا در همین راستا و به منظور بررسی جزئیاتی از طرح تولید ستون‌های بتنی سبک برای عملیات نگهداری در معادن با حسین بهشتی‌نژاد رئیس مرکز تحقیقات بتن و مدیر مرکز رشد واحدهای فناور دانشگاه آزاد اسلامی واحد بیرجند گفتوگو کرده است که در ادامه خواهیم خواند.
آنا: عمده اقدامات مرکز تحقیقات بتن دانشگاه آزاد اسلامی واحد بیرجند چیست و در چه راستایی راه‌اندازی شده است؟
بهشتی‌نژاد: یکی از بزرگ‌ترین صنایع کشور صنعت ساختمان بوده و بتن پرمصرف‌ترین ماده در این صنعت است. به دنبال این بوده و هستیم که روی موضوع کیفیت بتن به لحاظ مقاومتی و دوام با استفاده از مصالح بومی کشور و منطقه کار کنیم؛ بنابراین با توجه به ظرفیت‌ها شامل تجهیزات آزمایشگاهی و بدنه هیئت علمی در دانشگاه آزاد اسلامی واحد بیرجند به راه‌اندازی مرکز تحقیقات بتن اقدام کردیم و با تجهیز آن در نخستین گام طرح پژوهشی و قرارداد برون دانشگاهی با شرکت توزیع برق انجام شد.
آنا: درباره طرح ساختاربندی تونل‌های معادن زغال‌سنگ با ساختار‌های چوب با توجه به مشکلات و اتفاقاتی که به تازگی در معادن شاهد آن بودیم مرکز تحقیقات بتن دانشگاه آزاد اسلامی واحد بیرجند چه اقداماتی انجام داده است؟
بهشتی‌نژاد: در بازدیدی که به همراه مسئولان دانشگاه از معدن زغال‌سنگ طبس داشتیم، کارگران معدن چالش‌ها و مشکلات خودشان را مطرح کردند. یکی از چالش‌های مطرح شده، سازه‌های نگهدارنده قسمت‌های حفاری‌شده زیرزمینی بود. همان‌گونه که مستحضر هستید معادن زغال‌سنگ در اعماق ۴۰۰-۵۰۰ متر زیر زمین و با توجه به فشار بسیار زیاد خاک، یک سری قسمت‌هایی حفاری می‌شود که این قسمت‌ها توسط یک سازه‌های نگهبان، نگهداری می‌شوند و آن چیزی که برای این سازه‌ها استفاده می‌شد، چوب چهارتراش بود. این چوب‌ها هزینه زیادی دارد و به محیط‌زیست آسیب می‌رساند. از طرفی بعد از مدتی پس از مصرف کیفیت خود را از دست می‌دهد.
به همین دلیل برای رفع این مشکلات تیم تحقیقاتی مرکز تحقیقات واحد بیرجند به سمت بتن رفت. با توجه به وزن بالای بتن کار جابه‌جایی مشکل دارد؛ اما مقاومت کافی را تأمین می‌کند. این مشکل منجر به این شد که پس از بازدید، پیش‌قرارداد اولیه‌ای منعقد و صحبت اولیه انجام شود. بعد از عقد قرارداد تیم تحقیقاتی تشکیل شده و در اکنون در مرحله طراحی، محاسبات و ساخت هستیم. در این پروژه از تکنولوژی‌های جدید استفاده خواهیم کرد تا بتوانیم مقاومت مدنظر را تأمین کنیم.
در این راستا و با وجود معادن بزرگ در کشور برای انجام عملیات نگهداری در آنها به ساخت بتن‌هایی با مقاومت نسبتاً بالا و وزن پایین اقدام خواهیم کرد. محصولی که اکنون به دنبال آن هستیم، بتن با سازه‌های مقاومت بالاست. ایرادی که بتن دارد، این است که وزن زیادی دارد؛ اگر بتوانیم وزن را کاهش بدهیم و مقاومت را زیاد کرده، می‌توانیم این مشکل یعنی مشکل سازه در معادن را برطرف کنیم. در مقاوم‌سازی بتن‌های سبک این مشکل وجود دارد که مقاومت بتن نیز کاسته می‌شود؛ اما تیم تحقیقاتی این مرکز توانست مقاومت را ثابت نگه داشته و وزن را پایین بیاورد.
این طرح (محصول) در هر ساختاری که نیاز به سازه نگهبان دارد، قابل استفاده است. در معادن زغال‌سنگ رطوبت بالا بوده و با استفاده از نگهدارنده چوبی احتمالاً خوردگی وجود دارد؛ اما سازه بتنی مقاوم بوده و می‌توان هر جایی از آنها استفاده کرد.
آنا: آیا این طرح توسط افراد یا شرکت‌های دیگری انجام شده است؟
بهشتی‌نژاد: تا جایی که اطلاع داریم کار مشابهی در معادن انجام نشده و مورد مشابه وجود ندارد. تکنولوژی اولیه کار، موضوع بتن‌های سبک سازه‌ای است که باید برای این آیتم مورد خاص بومی‌سازی کنیم. اینکه قرار است یک قوس یا سازه‌ای در بیاوریم که فشار خاک را تحمل کند. این را می‌توان برای هر جایی بسط و گسترش داد.
نمونه نهایی این طرح ساخته نشده و شکل بتن است. همزمان کار مدل‌سازی نرم‌افزاری و آزمایشگاهی توأمان پیش می‌رود، فرمت ساختاری نهایی با توجه به انجام آزمایش‌ها حداقل ۶ ماه زمان خواهد برد و برای نخستین بار در معدن زغال‌سنگ طبس استفاده خواهد شد.
آنا: طرح و محصول نهایی مرکز تحقیقات واحد بیرجند چه مزیتی دارد که معادن از آن استفاده کنند؟
بهشتی‌نژاد: بتن سبک در مقایسه با چوب از نظر هزینه‌ای گران‌تر نیست. بتن ترکیبی از آب و سیمان و رنگدانه است. حجمی ندارد و دوام بالاتری دارد. یک درخت را در نظر بگیرید که ۴۰ تا ۳۰ سال باید از عمرش بگذرد که تبدیل به یک چوب چهارتراش بشود؛ اگر محیط‌زیست را نادیده بگیریم، ارزان محسوب می‌شود؛ اما اگر کار را منطقی فرض کنیم و قیمت تمام شده را منطقی در نظر بگیریم، اتفاقاً قیمت بالایی خواهد داشت. از طرفی قطعه بتنی را می‌توان با قالب به هر شکلی درآورد، درست است که چوب انعطاف‌پذیری بیشتری نسبت به بتن دارد؛ اما برای ساختارپذیری شکل بتن می‌توانیم در ماژولار دربیاوریم.
همزمان کار مدل‌سازی نرم‌افزاری و آزمایشگاهی طرح توأمان پیش می‌رود، فرمت ساختاری نهایی با توجه به انجام آزمایش‌ها حداقل ۶ ماه زمان می‌برد و برای نخستین بار در معدن زغال‌سنگ طبس استفاده خواهد شد
بتن سبک قطعاً از چوب سنگین‌تر است؛ اما بعد از اینکه به نتیجه برسد، کارگاه را پیشنهاد می‌دهیم و تکنولوژی را معرفی می‌کنیم که در محل آن را تولید کنند؛ زیرا اگر قرار باشد یک شهر دیگری ساخته شود، تکنولوژی حمل و نقل آن سخت خواهد بود. در محل معدن این کار انجام خواهد شد و در نهایت دانشگاه تعامل می‌کند که به صورت نظارتی و مشاوره‌ای در حین کار، تولید انجام شود.
آنا: آیا می‌توان این قطعات را با پایان کار معدن جابه‌جا کرد تا در معادن دیگری استفاده کنند؟
بهشتی‌نژاد: سازه‌های نگهبان چوب بعد از مدتی در اثر ضربات و جابه‌جایی خاصیت خود را از دست می‌دهند؛ اما سازه‌های بتنی هرچند که در برخی از قسمت‌های سازه فلز استفاده شده است؛ اما به دنبال آن هستیم که قسمت فلزی را اصلاح کنیم تا به‌صورت ماژولار ساخته شود تا در کنار هم قرار گیرند و کاربرد بیشتری داشته باشند.
آنا: این طرح از کشور‌های دیگر الهام گرفته شده است؟
بهشتی‌نژاد: خیر، بومی خودمان است. تنها چیزی که در آن استفاده می‌شود، برای مسلح کردن این بتن باید میلگرد‌های خاصی استفاده شود که مواد اولیه میلگرد‌ها وارداتی است؛ اما تولید آن در کشور بوده و پیچیدگی خاصی ندارد که بعد‌ها دچار مشکل شویم.
آنا: مهم‌ترین دستاوردها و فعالیت مرکز تحقیقات واحد بیرجند چه بوده است؟
بهشتی‌نژاد: مرکز تحقیقات بتن دانشگاه آزاد بیرجند در حوزه‌های دیگر غیر از معدن هم فعالیت می‌کند. به‌عنوان نمونه یکی از فعالیت‌ها تولید رنگ‌های ثابت بتنی بوده به این معنا که با استفاده از رنگ و مواد دیگری پوشش می‌دهیم تا نماسازی و زیباسازی را انجام دهیم. در واقع در مجموعه روی رنگ‌های ثابت بتنی کار کردیم این رنگ‌های ثابت در برابر تابش اشعه خورشید کاملاً ثابت است و با رنگ‌های مختلف که اکسید‌های فلز بوده ساخته شده است. این قابلیت تولید تجاری دارد و روی آن کار می‌کنیم.
روی موضوع فوم بتن هم کار می‌کنیم و فوم اولیه بتن را در این مرکز تولید کردیم که برای سازه نگهبان معدن یا مقاوم‌سازی شبکه تولید برق استفاده می‌شود.
یک ثبت اختراع هم در بخش نیوجرسی‌های وسط جاده‌ها (مانعی برای تفکیک مسیر‌های ترافیکی و افزایش ایمنی) داشته‌ایم که با استفاده از بتن‌های حاوی خرده لاستیک، آب مغناطیس تولید کرده و این محصول ثبت اختراع شده است. اینها مجموعه کار‌هایی بوده که در مرکز تحقیقات انجام می‌شود تا بتوانیم در قضیه معدن هم سربلند بیرون بیاییم.
انتهای پیام/
