آشنایی با ترانشه و کاربرد آن در معدنکاری

ترانشه چیست؟

در حالت کلی رخنمون ماده‌معدنی در سطح زمین به خوبی مشخص نیست و غالباً با قشری از خاک و واریزه پوشیده شده است. هرچقدر ماده‌معدنی نرم تر و در برابر هوازدگی کم مقاومت تر باشد، ضخامت خاک روی آن بیشتر است.

مثلاً در حالی که رخنمون موادمعدنی مقاوم مثل کانسنگ‌های فلزی در سطح زمین به خوبی مشخص است، مواد معدنی نرم مثل زغال سنگ، با قشری از خاک پوشیده شده است که ضخامت این قشر خاک ممکن است به چند متر برسد.

برای اینکه وضعیت ماده معدنی در سطح زمین مشخص شود، در جهت عمود بر گسترش ماده معدنی گودالی حفر می‌کنند که به نام ترانشه معروف است. طول ترانشه تابع گسترش عرضی ماده‌معدنی است.

مثلاً اگر در ناحیه‌ای یک زون زغالی مرکب از 10 لایه مختلف وجود داشته و مجموع ضخامت لایه‌های زغال به همراه سنگ‌های بین آنها 60 متر باشد، در این صورت طول ترانشه ای که بایستی برای مشخص کردن این لایه‌ها حفر شود نیز 60 متر خواهد بود.

عرض ترانشه بایستی به اندازه‌ای باشد که کارگر به آسانی بتواند در داخل آن به حفاری ادامه دهد. معمولاً عرض 80 سانتیمتر تا یک متر برای این کار کافیست.

عمق ترانشه در نقاط مختلف آن متفاوت و تابع ضخامت خاکی است که روی ماده معدنی را پوشانده است. مثلاً در مورد لایه‌های مقاوم، که به خوبی در سطح زمین مشخص اند، حفر لازم نیست در صورتی که در قسمت‌هایی که مواد نرم قرار دارند، عمق آن به 5 متر هم می‌رسد.

تفاوت ترانشه و چاله اکتشافی در آن است که چاله اکتشافی به عمق کم و برای تعقیب یک لایه خاص حفر می‌شود، در صورتی که ترانشه تمام گسترش عرضی ماده معدنی را در بر می‌گیرد و عمق آن نیز بیشتر است، به طوری که پس از حفر، می‌توان مشخصات ماده معدنی را به خوبی مشاهده و اندازه گیری کرد.

 

انتخاب محل ترانشه

در ابتدا که اطلاع دقیقی از وضعیت ماده معدنی در منطقه موجود نیست، ترانشه‌ها بطور یکنواخت در سراسر منطقه توزیع می‌شود. یعنی در روی هر نیمرخ اکتشافی از شبکه اولیه، یک ترانشه در نظر گرفته می‌شود. بدین ترتیب فاصله‌ی اولیه ترانشه‌ها از هم زیاد و به طور متوسط 500 متر است.

پس از ترانشه‌های مرحله اول و بدست آمدن اطلاعاتی در مورد وضعیت ماده‌معدنی، ترانشه‌های مراحل بعد در بین ترانشه‌های اولیه حفر می‌شود. فواصل ترانشه‌ها در حد 250 متر بماند در صورتی که در جاهایی که به علت وجود پدیده‌هایی نظیر گسله‌ها و چین خوردگی‌ها، منطقه پیچیده می‌شود، ممکن است فواصل آنها تنها 50 متر باشد.

حفر و برداشت ترانشه

معمولاً حفر ترانشه با ابزار دستی و به وسیله کارگر انجام می گیرد. علت این امر آن است که هنگامی که ترانشه‌ها حفر می‌شود، هنوز جاده‌ای احداث نشده است و بنابراین حمل و نقل کمپرسور و استفاده از بیل مکانیکی مقدور نیست.

همچنین به علت اینکه ترانشه‌ها در منطقه وسیعی به طور پراکنده پخش شده‌اند و متمرکز نیستند. لذا در صورت وجود جاده هم، فراهم کردن مقدار زیادی کمپرسور و چکش مکانیکی مشکل است. معمولاً طول ترانشه به تکه‌های 10 متری تقسیم و حفر هر تکه به عهده دو نفر کارگر گذاشته می‌شود.

دو کارگر یاد شده به نوبت عمل حفر و خاکبرداری را انجام می دهند. بدیهی است این روش ابتدایی است و باعث صرف هزینه و وقت زیادی می شود اما در نقاط دور افتاده، تقریباً روش منحصر به فرد است. اگر در حوالی ترانشه جاده وجود داشته باشد، می‌توان حفر را به کمک چکش مکانیکی انجام داد. در چنین مواردی می توان با استفاده یک تراکتور-کمپرسور، هوای فشرده لازم جهت چکش را تامین کرد.

در سال‌های اخیر چکش‌های مکانیکی‌ای ساخته شده است که کمپرسور و موتور بنزینی کوچکی به آن متصل است. وزن دستگاه همراه با کمپرسور از 26 کیلوگرم تجاوز نمی‌کند و بنابراین وسیله بسیار مناسبی جهت حفر ترانشه در نقاط دور افتاده است.

اگر زمین اطراف ترانشه کمابیش مسطح باشد می‌توان برای حفر ترانشه، از ماشین‌های ترانشه زنی استفاده کرد. این ماشین‌ها دارای کج بیل مخصوصی هستند که به کمک آن می‌توانند از زمین خاک برداری کنند و معمولاً از آنها برای حفر گودال به منظور عملیات لوله گذاری استفاده می‌شود.

 

برداشت ترانشه

هدف نهایی از حفر ترانشه نهایی از حفر ترانشه، به دست آوردن اطلاعاتی درباره مشخصات ماده معدنی و سنگ‌های اطراف آن است. بنابراین پس از آماده شدن ترانشه، بایستی نقشه آن را تهیه کرد و به سنگ‌های اطراف آن را برداشت نمود.

برداشت ترانشه بایستی بلافاصله پس از خاتمه حفر انجام گیرد زیرا مدتی که از حفر ترانشه گذشت، دیواره‌های آن ریزش می‌کند و دیگر مشاهده مستقیم مواد در کف ترانشه ممکن نخواهد شد.

برای برداشت ترانشه، ابتدا سطح مقطع ترانشه را با استفاده از متر فلزی و کمپاس رسم می‌کنند. برای این که رسم ترانشه به آسانی انجام گیرد، بهتر است کاغذ میلیمتری را روی یک قطعه تخته صاف و با لوح های آلومینیومی که به همین منظور تهیه شده است نصب کرد.

پس از رسم مقطع، در حالی که متر چند ده متری روی زمین و در بالای ترانشه پهن است، از یک سر برداشت ترانشه را شروع می کنند. مقیاس برداشت معمولاً 1:100 است و اگر این عمل به خوبی انجام گیرد، در واقع تمام اطلاعات حاصله از ترانشه در آن ثبت می‌شود.

در مواردی که مواد معدنی و سنگ‌های اطراف آن لایه‌ای شکل‌اند، می‌توان با اندازه‌گیری شیب لایه‌ها در داخل ترانشه، آنها را رسم کرد و در صورتی که شیب لایه یکسان نباشد، بایستی آن را به طریق ترسیمی رسم نمود. یکی از روش‌های جالب برداشت ترانشه آن است که محل برخورد لایه به سطح زمین را روی متر قرائت می‌کنند و موقعیت کف آن را نیز با انداختن یک سنگ ریزه از مجاورت آن بر روی متر، مشخص می‌سازند و بدین ترتیب با وصل دو نقطه بالا و پایین لایه، وضعیت آن در ترانشه رسم می‌شود.

مثلاً در شکل زیر، سطح کمر پایین لایه ماسه سنگ در بالای ترانشه 1.2 متر و موقعیت آن در کف ترانشه 2 متر است بنابراین با این دو نقطه، سطح کمر پایین لایه به آسانی رسم می شود.

پس از اینکه موقعیت تمام واحدهای ماده معدنی و سنگ‌های اطراف آنها رسم شد، هر واحد با شماره‌ای مشخص می شود و خصوصیات فیزیکی، کانی‌شناسی، فسیل شناسی آن در دفترچه ویژه ای ثبت می‌شود. بهتر است برای ثبت مشخصات واحدهای مختلف ترانشه از جدول هایی که از قبل آماده شده است استفاده شود.

با توجه به آنکه اهمیت ماده معدنی بیش از سنگ‌های اطراف آن است و امکان دارد که با توجه به مقیاس، نتوان جرئیات مربوطه به آنرا در روی نقشه آورد، بنابراین نقشه قسمتی از ترانشه را که حاوی ماده معدنی است، با مقیاس بزرگتر در بالای آن رسم می‌کنند.

بدیهی است برای اینکه بعدها بتوان از اطلاعات مندرج در نقشه ترانشه استفاده کرد، نقشه ترانشه – نظیر هر نقشه دیگر – بایستی شناسنامه‌ای داشته باشد که معمولاً در گوشه پایین آن قرار دارد. در این شناسنامه اطلاعاتی از قبیل منطقه‌ای که ترانشه در آن حفر شده است، شماره ترانشه، مشخصات افراد برداشت کننده و ترسیم کننده نقشه ترانشه همراه با مقیاس و تاریخ تهیه آن درج می‌شود.

 

نمونه‌گیری از ترانشه

یکی از اهداف اساسی در کلیه کارهای اکتشافی، کسب اطلاعاتی درباره کیفیت ماده معدنی است که مقصود با نمونه‌گیری از آن در کارهای مختلف (ترانشه، چاهک، گمانه و تونل) حاصل می‌شود.

 

ارتباط دادن ترانشه‌های مختلف

در حالت کلی وضعیت ماده معدنی در قسمت‌های مختلف منطقه ثابت نیست بلکه از نقطه‌ای به نقطه دیگر، متفاوت است. در مواقعی که ماده معدنی از واحدهای مختلف تشکیل شده باشد (مثل یک زون زغالی که شامل چندین لایه زغال است) این تغییرات به حدی است که به آسانی نمی‌توان یک واحد را در ترانشه‌های مختلف تعقیب کرد.

با توجه به اینکه تعقیب واحدهای مختلف ماده معدنی در سراسر منطقه از اهمیت زیادی برخوردار است، لذا بایستی به ترتیبی این واحدها را به یکدیگر ربط داد. این عمل را ارتباط دادن (Corelation) می‌نامند.

برای ارتباط دادن ترانشه‌ها، ابتدا مقطع چینه شناسی را رسم می کنند، رد مواردی که تعداد ترانشه‌ها زیاد است برای جلوگیری از بزرگ شدن نقشه ارتباطی، مقاطع چینه شناسی را در مقیاس کوچکتر رسم می‌کنند. مقطع چینه شناسی هر ترانشه روی کاغذ میلیمتری جداگانه ای رسم می‌شود.

پس از اینکه مقطع چینه شناسی ترانشه ها رسم شد، سعی می کنند که یک طبقه راهنما – که در تمام آنها وجود داشته باشد – پیدا می‌کنند، این لایه راهنما ممکن است خصوصیات سنگ شناسی، فسیل شناسی و یا مشخصه دیگری داشته باشد که آن را از سایر لایه ها مشخص سازد.

حال روی یک کاغذ بزرگ، یک خط افقی رسم می کنند و مقاطع چینه شناسی ترانشه‌های مختلف را با توجه به فاصله شان از هم و با رعایت مقیاس نقشه به ترتیبی قرار می‌دهند که لایه راهنمای همگی آنها روی خط افقی یاد شده قرار گیرند.

تنها پس از این مرحله است که می‌توان واحدهای مختلف موادمعدنی موجود در ترانشه‌های مختلف و سنگ‌های بین آنها را به هم ربط داد.

ارتباط دادن مقاطع ترانشه ها نیز کار بسیار حساسی است و نیاز به تجربه و شناخت کامل از منطقه دارد.