معدنکاری عمیق؛ فرصت ایجاد یک تجربه بومی برای چادرملو

به گزارش دنیای معدن از می‌متالز، در عین حال اهمیت این مسیر فقط در یافتن منابع جدید خلاصه نمی‌شود. حرکت به سمت اعماق بیشتر، یک مساله کاملا مهندسی است؛ مساله‌ای که با افزایش عمق، هم‌زمان با پیچیده‌ترشدن شرایط سنگ، کنترل تنش‌های زمین، لرزه‌خیزی، تهویه، حمل‌ونقل، ارتباطات و ایمنی نیز دشوارتر می‌شود. تجربه معادن عمیق جهان نشان می‌دهد که معدنکاری عمیق دیگر صرفا ادامه استخراج در یک تراز پایین‌تر نبوده و به ترکیبی از ژئومکانیک پیشرفته، اتوماسیون، دیجیتال‌سازی، برق‌رسانی و کنترل از راه دور نیاز دارد.

حرکت چادرملو به سمت عمق ۳۰۰ متری، اگرچه از نظر مقیاس با عمیق‌ترین معادن جهان قابل مقایسه نیست، اما می‌تواند از منظر توسعه تجربه معدنکاری عمیق در ایران اهمیت داشته باشد؛ مشروط بر آن که این مسیر با مطالعات ژئومکانیکی، طراحی مهندسی و فناوری‌های متناسب با شرایط معدن همراه شود.

معدنکاری عمیق از کجا آغاز می‌شود؟

در صنعت معدن، عمق به‌ تنهایی معیار کافی برای تعریف یک معدن عمیق نیست. نوع کانسار، روش استخراج، شرایط زمین‌شناسی، تنش‌های سنگ، وضعیت آب زیرزمینی، محدودیت‌های دسترسی و سامانه‌های تهویه و حمل نیز در تعیین پیچیدگی عملیات نقش دارند.

با این حال، تجربه معادن بزرگ جهان نشان می‌دهد که هر چه عملیات به تراز‌های پایین‌تر حرکت می‌کند، اهمیت کنترل شرایط ژئومکانیکی و طراحی سامانه‌های عملیاتی افزایش می‌یابد. در گزارش سالانه ۲۰۲۵ شرکت «LKAB» درباره معادن زیرزمینی «Kiruna» و «Malmberget» ذکر شده که استخراج در اعماق بیشتر با افزایش تنش سنگ، افزایش فعالیت‌های لرزه‌ای و پیچیده‌ترشدن لجستیک همراه است. این شرکت در حال توسعه فناوری‌هایی برای کنترل همین چالش‌هاست.

بنابراین، معدنکاری عمیق را باید یک زنجیره فناوری دید؛ زنجیره‌ای که از شناخت توده سنگ و مدل‌سازی زمین‌شناسی آغاز شده و تا حفاری، انفجار، بارگیری، حمل، خردایش، تهویه، پایش ایمنی و کنترل عملیات ادامه پیدا می‌کند.

چرا هر متر عمق بیشتر معادلات معدنکاری را تغییر می‌دهد؟

در معدن روباز، افزایش عمق معمولا با توسعه پله‌ها و گسترش محدوده عملیاتی همراه است؛ اما در استخراج زیرزمینی، پایین‌رفتن تراز‌های کاری به توسعه شبکه‌های زیرزمینی، مسیر‌های دسترسی، شفت‌ها، سیستم‌های تهویه و تجهیزات حمل نیاز دارد.

در عمق بیشتر، توده سنگ تحت شرایط تنشی متفاوتی قرار می‌گیرد و رفتار آن می‌تواند پیچیده‌تر شود. افزایش فعالیت لرزه‌ای یکی از موضوعاتی است که در معادن عمیق به شکل جدی پایش می‌شود. برای نمونه، شرکت «LKAB» در معادن زیرزمینی خود سامانه‌های گسترده‌ای برای پایش رویداد‌های لرزه‌ای دارد و شدت و محل رخداد‌ها را ثبت می‌کند.

این مساله اهمیت ژئومکانیک را در معدنکاری عمیق افزایش می‌دهد. طراحی نگهداری، کنترل پایداری فضا‌های زیرزمینی، پایش تغییرات تنش و شناسایی نشانه‌های ناپایداری دیگر نمی‌تواند صرفا بر بازرسی‌های دوره‌ای متکی باشد و به سمت پایش مستمر و داده‌محور حرکت کرده است. شرکت «LKAB» نیز در برنامه توسعه معدن در اعماق بیشتر، پایش برخط تنش‌های سنگ و فعالیت‌های لرزه‌ای را در کنار تجهیزات خودکار قرار داده است.

چادرملو؛ از توسعه محدوده‌های جدید تا تجربه عمق بیشتر

مساله اصلی در مورد چادرملو در مرحله نخست، جایگزینی تدریجی منابع جدید با توجه به نزدیک‌شدن معدن اصلی به سال‌های پایانی بهره‌برداری است. گزارش‌های منتشرشده به افزایش برداشت از معادن جدید و هدف‌گذاری برداشت ۵ میلیون تن سنگ‌ آهن تا پایان سال ۱۴۰۵ اشاره کرده‌اند. هم‌زمان، در منابع ارائه‌شده به حرکت چادرملو به سمت عمق ۳۰۰ متر اشاره شده است.

اهمیت این موضوع را باید در چارچوب توسعه فناوری معدن و نه صرفا با یک عدد عمق بررسی کرد. اگر عملیات در عمق بیشتر مستلزم طراحی و اجرای سامانه‌های جدید دسترسی، حفاری، بارگیری، حمل، تهویه، نگهداری و پایش باشد، تجربه حاصل از آن می‌تواند بخشی از دانش عملیاتی مورد نیاز برای توسعه معادن عمیق‌تر در آینده را فراهم کند.

در این نقطه، معدنکاری عمیق برای چادرملو بیش از آن که یک پروژه صرفا اجرایی باشد، یک آزمون مهندسی است که در آن می‌شود پرسش «آیا می‌توان هم‌زمان با توسعه پهنه‌های جدید، زیرساخت فناوری و دانش فنی لازم برای کار در تراز‌های پایین‌تر را نیز ایجاد کرد؟» را مطرح کرد.

پاسخ به این پرسش به داده‌های دقیق زمین‌شناسی، مطالعات ژئومکانیکی، طراحی معدن، روش استخراج و تجهیزات انتخاب‌شده وابسته است.

فناوری؛ قلب نسل جدید معدنکاری عمیق

تجربه کشور‌های پیشرو در همین رابطه یک نکته روشن دارد و آن این‌ که معدنکاری عمیق بدون دیجیتال‌سازی و اتوماسیون به‌ تدریج با محدودیت‌های بیشتری روبه‌رو می‌شود.

شرکت «LKAB» در پروژه‌های خود سه محور اتوماسیون، برق‌رسانی و دیجیتال‌سازی را به‌ صورت هم‌زمان دنبال می‌کند. این شرکت اعلام کرده است که فعالیت در معادن «Kiruna» و «Malmberget» اکنون به ترتیب در عمق ۱۳۶۵ و ۱۲۵۰ متری در جریان بوده و برای ادامه استخراج در اعماق بیشتر، به فناوری‌های جدید نیاز است.

یکی از این فناوری‌ها، ماشین‌آلات خودکار و کنترل از راه دور است. در معدن «Kiruna»، ماشین‌آلات بارگیری از راه دور از تراز ۱۳۶۵ متری کنترل شده و سامانه اتوماسیون امکان کنترل چند ماشین را برای یک اپراتور فراهم می‌کند.

این فناوری فقط یک ابزار افزایش بهره‌وری نیست. هر چه عملیات به مناطق پرریسک‌تر زیرزمین نزدیک شود، امکان خارج‌کردن نیروی انسانی از محل مستقیم عملیات اهمیت بیشتری پیدا می‌کند. در چنین مدلی، اپراتور به جای حضور در محل ماشین‌آلات، از یک مرکز کنترل عملیات را هدایت می‌کند.

اتوماسیون و کنترل از راه دور

در معدنکاری عمیق، ماشین‌آلات خودکار می‌توانند در بخش‌هایی مانند بارگیری و حمل به کار گرفته شوند. تجربه شرکت «LKAB» نشان می‌دهد که زیرساخت ارتباطی پایدار، یکی از پیش‌نیاز‌های اساسی چنین سیستمی است. این شرکت اعلام کرده است که بلوغ شبکه و زیرساخت ارتباطی، امکان توسعه بارگیری خودکار را افزایش داده است.

در شیلی نیز شرکت «Codelco» در معدن زیرزمینی «El Teniente» از کامیون‌های خودران استفاده می‌کند. این معدن بیش از ۴۵۰۰ کیلومتر تونل دارد و اپراتور‌ها می‌توانند چند کامیون را از اتاق‌های کنترل زیرزمینی یا مرکز عملیات یکپارچه در شهر رانکاگوا در شیلی پایش کنند.

این تجربه نشان می‌دهد که معدنکاری عمیق در سطح پیشرفته جهان به سمت جدایی هر چه بیشتر انسان از نقاط پرخطر و انتقال تصمیم‌گیری عملیاتی به مراکز کنترل حرکت کرده است.

دیجیتال‌سازی و پایش لحظه‌ای

فناوری دیجیتال در معدن عمیق فقط به کنترل ماشین‌آلات محدود نمی‌شود. داده‌های زمین‌شناسی، ژئومکانیکی، لرزه‌ای، موقعیت تجهیزات و شرایط محیطی باید در یک ساختار اطلاعاتی واحد جمع‌آوری و تحلیل شوند.

شرکت «LKAB» برای اعماق بیشتر، پایش لحظه‌ای تنش‌های سنگ و فعالیت لرزه‌ای را در کنار سیستم‌های دیجیتال کنترل دنبال می‌کند. هدف آن است که پیش از آن که یک مشکل ژئومکانیکی به توقف عملیات یا حادثه منجر شود، اطلاعات لازم برای واکنش عملیاتی در اختیار سیستم قرار گیرد. این همان جایی است که مفهوم معدن هوشمند با معدنکاری عمیق پیوند می‌خورد.

برق‌رسانی و ماشین‌آلات الکتریکی

تهویه یکی از مسائل مهم در معادن زیرزمینی عمیق است؛ زیرا افزایش عمق و استفاده از ماشین‌آلات احتراقی می‌تواند پیچیدگی مدیریت هوای معدن و گرما را افزایش دهد.

به همین دلیل، الکتریکی‌سازی تجهیزات یکی از محور‌های اصلی توسعه معادن آینده است. در همین رابطه شرکت «LKAB» استفاده از تجهیزات الکتریکی و سامانه‌های حمل با مصرف انرژی پایین‌تر را بخشی از مسیر توسعه معدن در اعماق بیشتر معرفی کرده است. این فناوری همچنین با کاهش نیاز به حضور نیروی انسانی در محل ماشین‌آلات، با اتوماسیون پیوند پیدا می‌کند.

جهان در کجا ایستاده است؟

برای مقایسه جایگاه کشور‌ها در معدنکاری عمیق، چند نمونه شاخص اهمیت ویژه دارند.

آفریقای‌جنوبی؛ تجربه در اعماق بسیار زیاد

معدن «Mponeng» در آفریقای‌جنوبی از سوی شرکت «Harmony» عمیق‌ترین معدن جهان معرفی شده است. عمق معدن در محدوده ۳۱۶۰ تا ۳۷۴۰ متر زیر سطح زمین اعلام شده و عملیات آن زیرزمینی است. شرکت «Harmony» همچنین اجرای پروژه‌ای برای افزایش عمر معدن را دنبال می‌کند.

این تجربه نشان‌دهنده سطحی از معدنکاری عمیق است که در آن کنترل شرایط زیرزمینی، طراحی دسترسی و استمرار عملیات در عمق زیاد به دانش مهندسی تخصصی نیاز دارد.

کانادا؛ تجربه معدنکاری عمیق فلزات پایه

پروژه «Kidd Operations» در کانادا نیز به‌ عنوان یکی از عمیق‌ترین معادن فلزات پایه جهان شناخته شده است. منابع شرکت «Glencore» استفاده از ماشین‌آلات بارگیری خودکار زیرزمینی و سامانه تهویه مبتنی بر تقاضا را در این معدن گزارش کرده‌اند.

این نمونه اهمیت یکپارچه‌سازی فناوری را نشان می‌دهد؛ یعنی معدن عمیق فقط با یک ماشین پیشرفته اداره نمی‌شود، بلکه تجهیزات، تهویه و سیستم کنترل باید در کنار یکدیگر کار کنند.

سوئد؛ حرکت از معدن عمیق به معدن دیجیتال

تجربه سوئد از زاویه دیگری اهمیت دارد. شرکت «LKAB» در معادن «Kiruna» و «Malmberget» علاوه بر فعالیت در اعماق قابل توجه، در حال توسعه نسل جدیدی از روش‌های استخراج، ماشین‌آلات خودکار، پایش لرزه‌ای، کنترل دیجیتال و تجهیزات الکتریکی است. هدف این شرکت، توسعه امکان استخراج در اعماق تا حدود ۲ هزار متر است.

حتی روش‌های جدید استخراج نیز در این مسیر آزمایش می‌شوند. شرکت «LKAB» برای استخراج در تراز‌های پایین‌تر، روش‌هایی مانند «raise caving» را بررسی کرده و هم‌زمان روی ماشین‌آلاتی کار می‌کند که بتوانند عملیات حفاری و بارگیری را با سطح بالاتری از اتوماسیون انجام دهند.

شیلی؛ اتصال اتوماسیون به ایمنی

در پروژه «El Teniente» شیلی، اتوماسیون کامیون‌های حمل بار در کنار سامانه‌های کنترل دسترسی و موانع ایمنی اجرا شده است. در همین رابطه شرکت «Codelco» اعلام کرده که در صورت ورود فرد یا شی به محدوده ممنوعه، مدار حرکت می‌تواند به شکل خودکار متوقف شود. این تجربه نشان می‌دهد که در معادن پیشرفته، اتوماسیون صرفا برای افزایش سرعت تولید طراحی نمی‌شود؛ بلکه بخشی از معماری ایمنی معدن است.

ایران چه چیزی باید از این تجربه‌ها بیاموزد؟

مساله اصلی برای ایران تقلید مستقیم از معادن آفریقای جنوبی، کانادا، سوئد یا شیلی نیست. شرایط زمین‌شناسی، نوع کانسار، عمق، روش استخراج، زیرساخت و محدودیت‌های عملیاتی هر معدن متفاوت است. آنچه قابل انتقال است، معماری فناوری معدن عمیق است.

نخستین گام، ایجاد مدل دقیق زمین‌شناسی و ژئومکانیکی است. بدون شناخت رفتار توده سنگ در عمق، انتخاب روش استخراج و طراحی نگهداری با عدم‌قطعیت بیشتری همراه خواهد بود.

گام دوم، ایجاد سامانه پایش مستمر از لرزه‌خیزی و تنش سنگ گرفته تا وضعیت تجهیزات و شرایط محیطی است. گام سوم، توسعه زیرساخت ارتباطی زیرزمینی است. تجربه شرکت‌های «LKAB» و «Codelco» نشان می‌دهد که ماشین خودران بدون شبکه ارتباطی پایدار و سامانه موقعیت‌یابی مناسب، یک فناوری منفرد و ناقص است.

گام چهارم، حرکت مرحله‌ای به سمت اتوماسیون است. این مسیر الزاما با خودران‌کردن کامل معدن آغاز نمی‌شود؛ بارگیری از راه دور، پایش تجهیزات، کنترل مرکزی و خودکارسازی بخش‌های پرخطر می‌توانند مراحل میانی باشند.

گام پنجم، توسعه ماشین‌آلات الکتریکی و مدیریت هوشمند انرژی است؛ موضوعی که در برنامه‌های توسعه معادن عمیق شرکت «LKAB» جایگاه مهمی دارد.

چادرملو؛ فرصت ایجاد یک تجربه بومی

در این چارچوب، حرکت چادرملو به سمت عمق بیشتر را می‌توان از منظر ایجاد دانش فنی بومی مورد توجه قرار داد. اطلاعات موجود درباره توسعه «D۱۹»، آنومالی ۱۰ و سایر پهنه‌های جدید نشان می‌دهد که مسیر توسعه منابع جدید در این شرکت در حال پیگیری است.

در عین حال برای آن که تجربه چادرملو به یک الگوی قابل اتکا در معدنکاری عمیق ایران تبدیل شود، ثبت داده‌های فنی، توسعه مدل‌های ژئومکانیکی، پایش مستمر شرایط زیرزمینی، استفاده از سیستم‌های دیجیتال و ارزیابی مرحله‌ای فناوری‌ها اهمیت دارد.

از عمق ۳۰۰ متر تا توسعه نسل جدید روش‌های جدید معدنکاری عمیق

تجربه جهانی یک پیام روشن برای پروژه‌های عمیق‌تر دارد و آن این‌ که مفهوم عمق، فقط یک عدد روی روی تابلو نمایش نیست. هر متر پایین‌تر می‌تواند الزامات جدیدی برای پایداری سنگ، تهویه، حمل‌ونقل، ارتباطات، انرژی، ایمنی و کنترل عملیات ایجاد کند.

به همین دلیل، اگر چادرملو حرکت به عمق ۳۰۰ متر را به‌ عنوان بخشی از مسیر توسعه دانش فنی خود دنبال کند، اهمیت اصلی این تجربه در خود عدد ۳۰۰ متر نخواهد بود؛ بلکه در فناوری‌ها، داده‌ها و استاندارد‌های مهندسی است که در این مسیر ایجاد می‌شود.

معادن پیشرو جهان نیز همین مسیر را از استخراج در عمق بیشتر به سمت معدنکاری عمیق مبتنی بر اتوماسیون، دیجیتال‌سازی، پایش لحظه‌ای، ماشین‌آلات الکتریکی و کنترل از راه دور طی کرده‌اند.

در چنین الگویی، معدن آینده را نباید با تعداد انسان‌هایی که به عمق می‌روند سنجید؛ بلکه باید با میزان داده، دقت کنترل و کاهش حضور انسان در نقاط پرخطر ارزیابی کرد؛ عواملی که ایمنی و پایداری عملیات را تضمین می‌کنند.

نقطه شروع برای ایران نیز نه در تکرار تجربه معادن عمیق جهان، بلکه در ساختن زیرساخت علمی و فنی لازم برای معدنکاری عمیق متناسب با شرایط زمین‌شناسی و صنعتی کشور است.

اگر توسعه «D۱۹»، آنومالی ۱۰ و سایر پهنه‌های جدید چادرملو با این رویکرد همراه شود، تجربه این شرکت می‌تواند فراتر از یک پروژه توسعه معدنی، به بخشی از مسیر شکل‌گیری دانش و فناوری معدنکاری عمیق در ایران تبدیل شود؛ مسیری که در آن ژئومکانیک، اتوماسیون، دیجیتال‌سازی و ایمنی باید هم‌زمان پیش بروند.