باربری توسط واگن و قفس
تعاریف اولیه
این نوع باربری در چاه قائم استفاده می‌شود، باربری توسط واگن بدین قسم است که واگن‌های حامل ماده‌ی معدنی یکی پس از دیگری (در بعضی موارد دوتادوتا) بر روی قفس رانده می‌شوند و پس از بالا کشیدن واگن‌ها از قفس، در روی زمین خالی می‌گردد. باربری با اسکیپ بدین طریق است که ماده‌ی معدنی یا سنگ در پذیرگاه پایین به داخل ظرف (اسکیپ) ریخته شده پس از بالا کشیدن، مواد حمل شده در روی زمین مستقیما از ظرف خالی می‌شوند.
از مزایای اسکیپ این است که برای تولید ظرفیت بیشتر می‌توان طول آن را بزرگتر کرد و مقطع چاه که اندازه‌ی آن معین است و به سادگی تغییر پذیر نیست (بخش حفر چاه) می‌تواند ثابت بماند، به عبارت دیگر در اسکیپ با مقاطع کوچکتر ظرفیت بیشتر در اختیار باربری قرار می‌گیرد.
در باربری با واگن، با زیاد کردن طبقات قفس می‌توان ظرفیت باربری یک کشش را افزود ولی مدت زمان لازم برای جابه جاکردن قفس از راندمان روزانه‌ی باربری می‌کاهد. در باربری با واگن مقدار بیشتری بار مرده حمل می‌شود زیرا وزن واگن‌های حمل و نقل شونده نسبتا زیاد است، در حالی که در باربری با اسکیپ وزن بار مرده کمتر است وزن کم اسکیپ امکان می‌دهد که کابل‌ها و تجهیزات مربوط به ان را کوچکتر و در نتیجه باربری با صرفه‌تر خواهد باشد. مدت زمانی که اسکیپ پر و خالی می‌شود، کمتر از زمان تعویض واگن‌های پر با واگن‌های خالی درباربری با واگن است.
این از نظر بالا بردن راندمان باربری حایز اهمیت است.چون در باربری با اسکیپ واگن‌ها در پذیرگاه خالی می‌شوند، بدین دلیل می‌توان اندازه و ابعاد پذیرگاه را بدون در نظر گرفتن مقطع چاه انتخاب کرد. تعداد واگن‌های معدن اسکیپ دار، کمتر از معادن مشابه قفس است زیرا واگن‌ها بدون رفتن به خارج از چاه یا داخل چاه در اختیار باربری افقی قرار می‌گیرند.
در معادنی که باربری بعد از چاه (از چاه تا تا کارخانه‌ی تهیه‌ی مواد) توسط نوار انجام می‌گیرد اسکیپ مناسب‌تر است زیرا پس از خالی شدن اسکیپ، بار بلافاصله به داخل بونکر مخصوص ریخته می‌شود. از معایب اسکیپ تولید گرد غبار بیشتر ماده‌ی معدنی هنگام بارگیری و باراندازی است. از مزایای باربری قفس این است که باربری انواع مختلف مواد امکان پذیر است.
از مزایای دیگر باربری با قفس حمل نقل ساده‌ی کارگران است. که داخل قفس و در محل واگن انجام می‌گیرد. امکان حمل و نقل چوب، ماشین‌ها و ابزار کار توسط قفس از مزایای دیگر آن است.
در باربری با اسکیپ این کارها با اشکال روبرو است. در باربری با قفس ممکن است در طرف دیگر (قفس دیگر) سنگ برای پر کردن محل استخراج به داخل حمل می‌شود که خود سبب تقلیل انرژی در ماشین چاه می‌شود. در باربری با قفس از خالی و پر شدن مجدد ظرف حمل کننده از ماده‌ی معدنی جلوگیری می‌شود، این امر به این دلیل مهم است که بعضی مواد معدنی مثل ذغال در اثر پر و خالی شدن مکرر خرد شده، از ارزش آن کاسته می‌شود.
قفس‌های باربری از چاه طوری ساخته می‌شوند که برای یک، دو، چهار تا دوازده واگن جا داشته باشد. قفس‌ها با ظرفیت ۸ واگن در معادن زغال اروپا متداول است. که هر طبقه از قفس دو واگن پشت سر هم در آن جاگیر می‌شوند. طرز بردن واگن داخل قفس بدین شکل است که واگن پر یا خالی که وارد قفس می‌شود واگن‌های قبلی را از قفس به خارج رانده و واگن بیرونی جای آن را می‌گیرد.
هرگاه در یک چاه واگن به کمک دست روی قفس برده شود، می‌توان فقط یک واگن را بارگیری کرد در صورتی که وسیله واگن روی قفس ران موجود باشد تعداد واگن‌ها را می‌توان زیادتر کرد حداکثر بار مفیدی که تا به حال توسط قفس در یک نوبت باربری در یک کشش عمل شده است ۱۴ تن بوده و این رقم از باربری با اسکیپ کمتر است.
ساختمان قفس‌ها به قسمی است که اسکلت آن از فولاد و با قطعات مورب ساخته می‌شود. کف قفس از ورقه فولاد محکم و کنار آن از فولاد سوراخ دار ساخته می‌شود. دو طرف جلو و عقب قفس باز است چون قفس‌ها تحت تنش‌های کشش یا فشار و بعضی اوقات (موقع فشار واگن روی کف قفس) تحت فشارهای خمش یا کمانش قرار می‌گیرد، قفس از بهترین انواع فولاد ساخته می‌شود. فولاد که معمولا برای ساختمان این گونه قفس‌ها به کار می‌رود از نوع σ=۵۰kg/〖mm〗^۲ است.
انواع قفس آلمینیومی به طور آزمایشی ساخته شده که به علت هزینه‌ی زیاد مصالح ان چندان رونق نیافته است.
طرز نگاه داشتن واگن در داخل قفس
واگن پس از آنکه به داخل قفس رانده شود، بایستی به نحوی در داخل آن محکم گردد زیرا در غیر این صورت واگن به حرکت در آمده از طرف دیگر قفس خارج می‌شود. ممکن است موقع حرکت واگن به طرف دیواره‌ی چاه حرکت کند و اسیب برساند. اگر واگن‌ها توسط دست روی قفس برده شوند که تعداد آنها معمولا کم است و وزن آن نیز چندان زیاد نیست، کارگر مامور این کار با افقی کردن یک زایده‌ی عمودی که به دیواره‌ی قفس نصب شده است راه واگن را در مسیر طولی آن مسدود می‌کند.
در مقادیر بزرگتر در اغلب موارد برای نگهداری واگی‌ها از ترمز ثابت استفاده می‌شود. ساختمان ترمز ثابت بدین قرار است که روی ریل داخل قفس در محل مناسب، دو گودی متناسب برای جای گیری چرخ‌های واگن تعبیه شده است که واگن‌ها پس ازارنده شدن داخل قفس با چرخ‌های جلو داخل گودی قرار گرفته است.
در راندمان‌های بزرگتر باربری در چاه از ترمز فنری استفاده می‌شود طرز کار ترمز بدین قرار است که در یک طرف کف قفس میله‌ی فنر دار روی ریل‌ها تکیه کرده است پس از راندن واگن روی قفس توسط چرخ میله به طرف جلو کشیده می‌شود تا این که به مانع برخورد کند و ترمز گرفته شود. عیب بزرگ این گونه ترمز‌ها این است که بارگیری از یک طرف دیگر انجام می‌شود و این امر محدودیت در طراحی معدن است. در باربری از چاه نمی‌توان از همان جهت که واگن روی قفس رانده می‌شود آن را خارج کرد.
تعویض واگن‌ها در باربری با قفس
هر چه مدت راندن واگن روی قفس طولانی‌تر باشد، از راندمان کل باربری در ساعت یا نوبت کار کاسته می‌شود. در باربری از اعماق کم این توقف‌ها (مدت زمان راندن واگن روی قفس و خارج کردن آن) بیشتر موثر است. در معادن عمیق این عمل کمتر در راندرمان باربری اثر می‌گذارد ولی با این وجود سرعت عمل در تعویض واگن‌ها در کلیه چاه‌ها با ازدیاد راندمان باربری در چاه رابطه‌ی مستقیم دارد.
اگر باربری دز یک قفس و در یک طرف کابل انجام شود طرز کار آن ساده است و تنها کافی است قفس به عمق مورد نیاز آورده شود و در آنجا واگن روی قفس رانده شود. این حالت برای بسیاری از معادن کوچک و چاه استخراجی با عمق کم پیش می‌آید.
هرگاه باربری با دو کابل یعنی باربری با دو قفس انجام گیرد، یکی از قفس‌ها بالا و دیگری پایین قرار می‌گیرد. در این حالت می‌توان در آن واحد با هر دو قفس کار کرد یعنی در یکی که در پایین است واگن پر را روی قفس برد و در دیگری واگن‌های خالی را در جای واگن‌های پر قرار داد.
باربری با اسکیپ
باربری توسط اسکیپ بدین طریق است که یک ظرف فولادی که به کابل باربری وصل است از ماده‌ی معدنی پر و پس از حمل به بالای چاه برای خالی شدن کج شده و یا با، باز شدن کف، خالی می‌شود.
ساده‌ترین اسکیپ از یک ظرف مکعب شکل چرخدار که روی ریل حرکت می‌کند، ساخته می‌شود. باربری با این ظرف بر روی سطح شیبدار انجام می‌گیرد و از آنجا توسط کج شدن خالی می‌گردد این نوع اسکیپ برای معادن کوچک مورد استفاده قرار می‌گیرد که سرعت باربری در این روش کم می‌باشد.
نوع متداول و مرسوم اسکیپ که برای باربری عمودی است، بدین طریق است که باراندازی توسط خالی شدن از کف انجام می‌گیرد. وزن ظرف اسکیپ نسبت به حجم آن مناسب تر از قفس می‌باشد (نسبت بار مفید به بار مرده مناسب تر است) ابعاد اسکیپ طوری انتخاب می‌شود که مطابق فرم و مقطع چاه باشد و ارتفاع کافی جهت خالی کردن آن وجود داشته باشد. ظرفیت اسکیپ‌ها بین ۳ تا ۲۰ تن و بیشتر است.
به کاربردن اسکیپ برای مواردی که مواد معدنی به داخل نوار ریخته می‌شود مناسب است.
تجهیزات اسکیپ
- واگن برگردان
- زنجیر جلوبر واگن‌ها
- بونکر مخصوص بارگیری چاه
- قپان مخصوص یا کیل
- ظرف اسکیپ در بالا و پایین
- محل باراندازی با تجهیزات مخصوص گرد زغال
- نوار باربری
- موتور باربری (چرخ چاه)
- قرقره‌های اضافی مربوط به ماشین باربری
- محل کنترل و هدایت باراندازی
- ساختمان و تاسیسات اسکیپ
- کانال هوا
- پوشش جدار چاه
- مهار اسکیپ در چاه
باربری از چاه
- توان و راندمان باربری از چاه
نسبت بار مرده به بار مفید در باربری با قفس ۳/۱ تا ۷/۱ و در باربری با اسکیپ ۱/۱ تا ۴/۱ به یک است که ارقام کوچکتر نسبت بهتری در باربری است.
محاسبه‌ی توان باربری چاه با توجه به تعداد رفت و آمد قفس باربری در ساعت و میزان بار مفید هر کشش صورت می‌گیرد. تعداد رفت و آمد قفس (یا اسکیپ) به عمق چاه و متوسط سرعت باربری و همچنین زمان لازم برای بارگیری و باراندازی بستگی دارد. میزان بار مفید هر کشش به ظرفیت واگن (یا اسکیپ) مورد باربری و تعداد طبقات قفس و دوطرفه بودن باربری بستگی دارد.
- تاثیر توقف‌ها
مدت توقف برای بارگیری به قفس در مقبل بارگیری به اسکیپ متفاوت است. بدین معنی که در بارگیری و همچنین باراندازی با قفس این مدت نسبتا زیاد است.و حدود ۴ ثانیه برای هر تن بار مفید می‌باشد.
برای بارگیری یک اسکیپ با ظرفیت ۱۰ تن حدود ۲۰ ثانیه وقت لازم است در باربری با قفس راندن واگن روی قفس حدود ۱۲ ثانیه و جابه جا کردن طبقات قفس حدود ۱۰ ثانیه وقت لازم دارد. اگر تعداد طبقات زیادتر از دو باشد به همان اندازه مدت لازم برای جابه جاکردن قفس بیشتر می‌شود. با اضافه شدن مدت توقف از راندمان کل باربری کاسته می‌شود.
- تجهیزات پذیرگاه در بار بری با اسکیپ
هنگام باربری با اسکیپ واگن‌ها وارد قفس نمی گردد و کلیه‌ی وسایل و تجهیزات مربوط به انتقال واگن به اسکیپ وجود ندارد. فضای لازم نیز به همان اندازه کوچک تر است. البته فضای کافی برای واگن برگردان و بونکر اسکیپ وجود دارد که مجموعا از فضای لازم در باربری با قفس کوچکتر می‌شود. عرض پذیرگاه‌ها به علت صرفه جویی در خط‌های راه اهن برای واگن‌های پر و خالی کوچک تر از پذیرگاه واگن و قفس است.
پس از اینکه ظرف اسکیپ در مقابل محل خروج ماده‌ی معدنی از بونکر قرار گرفت مقدار معینی که مطابق ظرفیت اسکیپ و قبلا در بونکر اندازه گیری شده است، به داخل اسکیپ ریخته بعد از باربری در روی زمین کف اسکیپ به طور خودکار باز شده و مواد بر روی نوار یا بونکر می‌ریزد. در اسکیپ‌های مدرن و جدید کلیه‌ی عملیات باربری خودکار بوده روی یک صفحه تابلو با چراغ‌های مختلف روشن گشته و کارگر ناظر عملیات باربری است. اتوماتیک کردن عملیات باربری از مسایل مهم و اقتصادی معادن بزرگ است که در معادن بزرگ ومدرن معمول است.
اسکیپ‌های کوچک (با ظرفیت کم تا ۲ تن) در زیر زمین توسط جرثقیل کشیده می‌شود. باراندازی این اسکیپ‌ها به کمک باز شدن یا باز کردن کف یا پشت ظزف است. اسکیپ‌ها از نوع باربری عمودی، از بالا بار را می‌گیرد و از کف باراندازی می‌کند. نوعی اسکیپ ساخته می‌شود که توسط آن نفربری نیز در طبقات بالای آن انجام می‌گیرد در بارربری عمودی از کورچاه (از یک طبقه به طبقه‌ی دیگر) به علت بار کمتر می‌توان تجهیزات را ساده تر انتخاب کرد. در این حالت نوار می‌تواند بار را مستقیما به کیل داخل چاه ریخته و در طبقه‌ی بالاتر اسکیپ مواد را به داخل واگن بریزد.
نفربری با قفس
به وسیله‌ی قفس به خوبی می‌توان کارگران را به داخل چاه برد و یا از ان خارج کرد در این حالت قفس خالی می‌شود یعنی واگن‌ها را از داخل قفس خارج کرده یعنی به قسمتی که کلیه‌ی حجم قفس در اختیار رفت و آمد کارگران قرار گیرد. برای جلوگیری از اتلاف وقت باربری و برای اجرای مدیریت صحیح در چاه‌ها ساعت حمل و نقل کارگران در چاه را طوری تنظیم می‌کنند که لوکوموتیوهای نفربر کنار چاه آماده باشد تا کارگران را با قطار نفربر به مقصد برسانند.
در اروپا حداکثر تعداد افرادی که با یک قفس (در طبقات مختلف) حمل و نقل می‌گردد به ۷۰ نفر محدود شده است در یک قفس به ارتفاع ۷۵/۱ متر سطح لازم برای هر نفر ۱۸۰۰ سانتی متر مربع است در صورت کمتر بودن ارتفاع قفس مقدار بیشتری سطح جهت هر کارگر لازم است.
طول قفس‌های جدید که اخیرا ساخته می‌شود ۲ متر است. طرفین باز قفس هنگام حمل و نقل کارگران توسط یک تور سیمی بسته می‌شود. سوار و پیاده شدن کارگران ممکن است به طور همزمان در کلیه‌ی طبقات قفس انجام گیرد. این عمل به کمک یک پلکان مخصوص میسر می‌گردد. امروزه برای صرفه جویی در زمان سوار و پیاده شدن کارگران به قفس‌ها از پله برقی در کلیه‌ی طبقات و در آن واحد استفاده می‌شود.
