సంగ్రహ ఆంధ్ర విజ్ఞాన కోశము/మూడవ సంపుటము/ఖననశాస్త్రము

by హెచ్. ఎస్. శేషగిరిరావు

ఖననశాస్త్రము (The Science and Art of Mining) :

పరిచయము : ఆర్థిక ప్రాముఖ్యముగల వేర్వేరు ఖనిజ పదార్థములను సంపాదించుటకు అన్వేషణము జరుపుట, భూమిని లోతుగా త్రవ్వుట, లభ్యమైన ముడిపదార్థములను భూగర్భమునుండి వెలికితీయుట, విపణివీథిలో దానిని విక్రయించుట మొదలగు కార్యకలాపములకు ఖనన శాస్త్రమని పేరు. పలువిధములగు ఖనిజములు, శిలలు వివిధ పారిశ్రామికరంగములందు లోహసంబంధమైన మౌలిక- ముడిపదార్థములు (basic raw materials) గా గాని, ముఖ్యమగు అనుబంధపదార్థములు (auxiliary substances) గా గాని అవసరమగుచుండుటనుబట్టి ఖనన శాస్త్రమునకుగల ప్రాముఖ్యము అధికమగుచున్నది. ఉష్ణమును. శక్తిని కల్పించుటకు బొగ్గు, నూనె మన కవసర మగుచున్నవి. ఇటులనే యంత్రములను తయారుచేయుటకును, వంతెనలు నిర్మించుటకును లోహములు కావలసి యున్నవి. ఇదేవిధముగ నివసించుటకై గృహములను నిర్మించుకొనుటకు వలయు సామగ్రి, రాసాయనిక పరిశ్రమకు ఖనిజపదార్థములును, ఆహారపదార్థములకు లవణమును మన కవసరమగు చున్నవి.

భూగర్భములోని ఖనిజపదార్థమును పగులగొట్టుట, దానిని భూమిపైకి చేరవేయుట గనిలో పనిచేయు ఖనకుని విధులై యున్నవి. కాని ప్రధానమైన ఈ రెండుపనులను నిర్వర్తించుటకు పూర్వము, ఆనేకములగు ఇతర అనుబంధ కార్యకలాపములను నెర వేర్పవలసి యుండును. భూగర్భములో లోతున నుండు భాగములకు చేరుకొనుటకై ఆటంకమును కల్పించు నీటిని వెలికితోడివేయుట, భూగర్భములో పనిచేయు కార్మికుల కవసరమగు వెలుగును, గాలిని ధారాళముగ ప్రవేశపెట్టుట, పైకప్పులు, ప్రక్క భాగములు కూలిపోకుండ బలమైన ఆధారములు నిర్మించుట, ఉత్పత్తిని అధికముచేయుటకై భూగర్భములో యంత్రము లుపయోగించుట, భూగర్భమునుండి వేర్వేరు ప్రాంతములకు సమాచారముల నందించుటకై సాంకేతిక సంజ్ఞల నేర్పరచుకొనుట, ప్రమాదములను సాధ్యమైనంత మేరకు తగ్గించుటకై భద్రతాచర్యలు తీసికొనుట — ఇవన్నియు అనుబంధ కార్యకలాపములు .

ప్రాథమిక పరిశోధనలు : భూమిని త్రవ్వుటకు పూర్వము ఆ ప్రాంతమునందు ఆర్థికప్రయోజనముకల ఖనిజ పదార్థము అధిక పరిమాణములో లభ్యము కాగలదా యని తెలిసికొనవలసియున్నది. ఏ ప్రాంతమునందు త్రవ్వకము కొనసాగించవలెనని నిర్ణయము కావింపబడెనో. అచ్చోట ఆశింపబడిన ఖనిజముయొక్క ఉనికి, దాని లక్షణము, మందము, పరిమాణము మున్నగు అంశములను పరిశోధించవలసి యున్నది. దీనిని నిర్వహించుటకు ఖనన శాస్త్రజ్ఞుడు ప్రప్రథమములో భూమియొక్క ఉపరితలమును పరిశీలించి (prospecting), రంధ్రములను త్రవ్వించ వలెను. ఈ క్రమవిధానముద్వారా లభించు సమాచారమును జాగ్రతగా పరిశీలించవలెను.

ఉపరితల పరిశీలనము : పర్వతప్రాంతము లందును, కాలువలు - నదుల యొక్క తీరప్రదేశము లందును, బావులు - క్వారీలు- రోడ్లు - రైల్వేలు మొదలగు వాటి త్రవ్వకముల యందును గల పదార్థములలో ఖనిజ లక్షణము లేవైన కలవేమో యని పరిశోధించు విధానమునకు ఉపరితల పరిశీలనము (Prospecting) అని పేరు. ఖనిజ లక్షణములుగల పదార్థములను కనుగొన్న పిదప మరింత లోతుగా అన్వేషణ జరుపుటకై ఆ ప్రదేశమునందు మాదిరి గోతులు (shafts) త్రవ్వుదురు. ఉపరితలమున లభ్యమైన పదార్థములనుండి భూగర్భము నందున్న ఖనిజ పదార్థములు సుదూరముగ నున్నచో లోతైన రంధ్రములను త్రవ్వుట (boring) ద్వారా పరిశోధనలు జరుపవలసి యుండును.

భూమిలో గొట్టమును దించుట (Boring) : చేతితో గాని, యంత్ర సహాయమున గాని కొలది వ్యాసము గల నిడుపైన గొట్టమును భూమిలోనికి దించుచు బెజ్జమును తొలిచి దానినుండి లభ్యమగు రకరకములైన అంతర్గత

చిత్రము - 50

పటము - 1

పదార్థములను (cores) నిశితముగా పరిశీలింపవలయును. ఈ విధముగా పరిశీలనము జరుపుట వలన అవసరమగు సమాచారము లభించగలదు. (1 వ పటము చూడుడు)

భూగర్భములో త్రవ్వకపు విధానములు Methods of working mines): ఖనిజపదార్థము కలదని పరిశీలన ఫలితముగా నిర్ణయించబడిన తరువాత ఆ ఖనిజ పదార్థము బొగ్గువలె పొరలుగా (Stratified) నున్నదో లేక బంగారమువలె నాళముల (Veins) రూపములో నున్నదో తేలగలదు. దాని ననుసరించి త్రవ్వకములు, కార్యనిర్వహణము మొదలగు కార్యకలాపములు నిర్ణయింపబడును. ఖననశాస్త్రములో బొగ్గు త్రవ్వకము, లోహముల త్రవ్వకము అను రెండు శాఖలు ముఖ్యములై యున్నవి.

బొగ్గు త్రవ్వకపు విధానము: బొగ్గుగనులను త్రవ్వి, బొగ్గును వెలికి తీయుటకు రెండు ముఖ్యమైన పద్ధతులు గలవు. (1) బార్డు - స్తంభ నిర్మాణపు పద్ధతి (Bord and Pillar method), (2) పొడుగయిన గోడను నిర్మించు పద్ధతి (long wall method) ప్రస్తుత మవలంబించుచున్న ఇతర విధానము లన్నియు ఈ రెండు పద్దతుల యొక్క సంస్కరణములే.

బార్డు - స్తంభ నిర్మాణ విధానము : ఈ పద్ధతిలో రెండు విస్పష్టమైన ప్రక్రియలు గలవు. (1) భూగర్భములో ఒకదాని కొకటి సమకోణములో నుండునట్లు నిర్మించబడిన మార్గములను స్తంభముల ఆకృతిలో విభజించుట. పై కప్పు కూలి పడకుండ ఈ స్తంభములు ఆధారములుగా నుండును. దీనిని “వర్కింగ్ ఇన్ ది హోల్" అనియు లేక “ డెవలెప్ మెంటు" అనియు పిలుతురు (2) పనియైన పిదప ఒకదానివెంట నొకటిగా ఈ స్తంభములను పడగొట్ట వలయును. దీనిని "వర్కింగ్ ఇన్ ది బ్రోకెన్' (Working in the Broken) అనియు, లేక "డి పిల్లరింగ్ " (De-pillaring) అనియు అందురు.

నవీన పద్ధతి ప్రకారము ఒక్కొక్కగనిని కొన్ని విభాగములుగను లేక మండలములుగను (Panels or Districts) విభజించి, వాటియందు స్తంభములను నిర్మాణము గావింతురు. త్రవ్వకపు కార్యకలాపము లన్నియు అయిన పిదప పై జెప్పిన రీతిగా ఈ స్తంభములను పడగొట్టుదురు. ఉదాహరణమునకు (2 వ పటము చూడుడు)

చిత్రము - 51

పటము - 2

a, a - b, b అను రెండు జంటమార్గములు సమకోణాకృతిలో నిర్ణీతమైన పరిమాణమును, ఆకృతిని పొందు విధముగా విభాగములు చేయబడును ఈ విభాగము లేక మండలము గుండా C C C అను మూడు మార్గములు నిర్మించబడును. ఈ మూడు మార్గములును d d అనువానిచే కలుపబడును. ప్రధానమార్గములైన a a ల యొక్క భారమును d d అను స్తంభములు మోయుచుండును. విభాగములను, మండలములను విడదీయుటకై సి. డి (c, d) అను మార్గములనుండి బార్డులు (Bords). స్తంభములు (Pillars) నిర్మింపబడును త్రవ్వకపు కార్యక్రమ మంతయు ముగిసిన పిదప సాధారణముగా g g అను మండలము (panel) యొక్క ఇరువైపుల కొనలనుండి స్తంభములను పడగొట్టు కార్యక్రమము ప్రారంభింపబడును. స్తంభపు వరుసలు నన్నిటిని ఒకదాని వెంట నొకటి d అను మార్గముతో అంతమగునట్లు పడగొట్టుదురు. దీని ఫలితముగా పటములో చూపబడినట్లు G O A F అను భాగము మాత్రము వెనుక మిగిలిపోవును.

పొడవైన గోడను నిర్మించు విధానము (Long wall method): (1) పురోగమనము (Advancing); (2) తిరోగమనము (Retreating).

పురోగమనము : కొంత దూరములో నున్న గోయినుండి పలుదిశలకు మార్గములు నిర్మించుటవలన బలమైన ఒకే స్తంభము నిలిచిపోవును. జంటమార్గముల మధ్యగుండా (between Pairs of drivages) దీర్ఘాకారమున నున్న గోడలను పోలిన ముఖాకృతులు. పై నుదహరించిన మండలముయొక్క సరిహద్దు దిశగా బహిర్గతము లగును. అట్లు బహిర్గత మగు సమయములో 'గోఫ్' అను భాగము క్రమబద్ధముగా పూరించబడును. దీని ఫలితముగా భూగర్భములో అవసరమైన గాలి, వెలుతురు లభ్యము కాగలదు. (3 వ పటము చూడుడు.)

తిరోగమనము : ఈ విధానమున, రోడ్డుమార్గములు బొగ్గు కేంద్రీకరించబడియున్న ప్రాంతము గుండా, నిర్ణీతమయిన మండలములయొక్క

చిత్రము - 52

పటము - 3

సరిహద్దులవరకును నిర్మింపబడును. సరిహద్దును చేరినంతనే ముఖ్యమైన మార్గములు అడ్డముగా నిర్మింపబడిన ఇతర మార్గములతో కలుపబడును. (4వ పటము చూడుడు) పటములో సూచించబడినట్లు. బొగ్గు కేంద్రీకృతమై యున్న భాగములో b, b అను గుర్తు గల కోతలు లేక గండ్లు a₁, a₂, అను మట్టములను కలుపుచున్నవి. వీటి ననుసరించి C, C అను ఇతర జంటమార్గములు నిర్మింపబడును. తిరిగి ఈ జంట మార్గములు d, d అను గండ్లచే కలుప బడును. C, C అను జంటమార్గముల మధ్యనుండు

చిత్రము - 53

పటము - 4

దూరము, పరిస్థితులనుబట్టి తిరోగమించుచున్న ముఖాకృతుల యొక్క పొడవును నిర్ణయించ గలుగును. ఈ మార్గములు సరిహద్దును చేరగానే E, E, అను మార్గముల వలన వెలుతురు, గాలి మున్నగు సదుపాయముల కొరకై F గుర్తువద్ద పెట్టబడిన కోత (slit) లో మరల కలుపబడుచున్నది. g. h అను గుర్తుగల త్రవ్వకము జరుగు చున్న ముఖద్వారము బహిర్గతము చేయబడును. అనంతరము ఈ భాగము పటములో చూపిన విధముగా a₁, a₂, అను సమతల ప్రాంతమునకు తరలించబడును.

ధాతు ఖనిజముల (Metal) త్రవ్వకపు విధానము : ధాతు ఖనిజములను త్రవ్వి వెలికితీయు విధానము కూడ భూగర్భమునందున్న ఖనిజములయొక్క లక్షణములమీద ఆధారపడియుండును. ఉదాహరణమునకు 'ప్లేసర్ డిపాజిట్' (Placer deposit) 'వెయిన్ డిపాజిట్ ' (Vein deposit) అనియు రెండు తరగతులు కలవు. ఈ రెండింటికిని వేర్వేరు ఖనన విధానము లున్నవి.

ప్లేసర్ డిపాజిట్లు : సిమెంటువలె అతుకుకొని యుండని గులక రాళ్ళు, రకరకములైన యిసుకలు, బంకమన్ను లక్షణములు కలిగిన అవశేషములు ప్లేసర్ డిపాజిట్లలోని భాగములు, ఈ పదార్థములు దాదాపు భూమియొక్క ఉపరితలము మీదనే లభించును. నీటిలో క్షాళనవిధానము ననుసరించి ఈ పదార్థములు బాగుచేయబడును. ఈ పదార్థములలో జనిజ భాగములు సాధారణముగా స్వల్పముగ నుండును. అయినను వీటిని వెలికితీయు విధానము ఎక్కువ ధనవ్యయముతో కూడుకొన్నది కాదు కావున, స్వల్పమాత్రపు ఖనిజము దొరకినను దానికొరకు కృషిచేయుట లాభదాయకమే యగును. దీనిని సేకరించుటకు భూమియొక్క ఉపరితలము మీదనే ఇతర కార్యకలాపమంతయు జరుగును.

వెయిన్ డిపాజిట్లు (Vein Deposits) : ఈ తరగతికి చెందిన ఖనిజసంచయములందు పొడవు, లోతుకంటె మందము, వెడల్పు తక్కువగా నుండును. వేర్వేరు ప్రదేశములందు దాదాపు 100 అడుగుల సమానాంతరములతో సమతలమును నిర్మించుట (driving levels) వలనను, ఈ అంతరముల యందు గల అనేకములయిన ఉన్నత ప్రదేశములను (rises) గవాక్షములను (winzes) కలుపుటవలనను, ఈ తరగతికి చెందిన ఖనిజ పదార్థములను త్రవ్వి బయటికి తీయసాధ్య మగును. ఈ కార్య విధానమును డెవలప్ మెంట్ (Development) అందురు. ఈ డిపాజిట్లు గల ప్రాంతమునకు విలువ కట్టుటకు అచట లభ్యమగు నమూనాలను పరిశీలించ వలసి యుండును. ఈ పరిశీలనము వలన విలువైన ఖనిజములు గొప్ప పరిమాణములో లభ్యము కాగలవని తేలినయెడల 'స్టాపింగ్ ' అను ప్రక్రియవలన మధ్యనున్న ముడిఖనిజమును వెలికి తీయుదురు. (5వ పటము చూడుడు.)

చిత్రము - 54

పటము - 5

ముగింపు : ఖనిజములు వ్యయశీలమగు ఆస్తి (Wasting asset) యనదగును. భూగర్భమునుండి ఒకమారు వాటిని బయటికితీసిన తరువాత వాటివలన సంభవింపగల నష్టము మరల పూరింపబడ జాలదు. ఈ కారణము వలన ఇతర పరిశ్రమలకంటె ఖనన పరిశ్రమలో అధికతరమైన తరుగుదలకు అవకాశము ఉండును. ఖనన పరిశ్రమను సక్రమముగా నిర్వహించవలె నన్నచో, దక్షతగల 'కాస్ట్ అకౌంటింగు' (cost accounting) స్టాటిస్టికల్ సమాచారము (Statistical data) అవసరము. ఇది యొక ప్రత్యేకమగు సాంకేతిక విద్య. ఈ చిక్కులకు తోడు బొగ్గుగనులలో 'మిధేన్' (methane) అను బొగ్గు మసినుండి సంభవించు ప్రేలుడులు, లోహ సంబంధమైన గనులలో నుండు ఉష్ణోగ్రతయొక్క తీవ్రత, బండలు బ్రద్దలగుట, లోతైన ప్రాంతమునుండి ముడిపదార్థములను వెలికి తీయు క్లిష్ట సమస్యలు, ఆస్తి, ప్రాణములకు వాటిల్లు ప్రమాదములు, మొదలగు సంఘటనములు ఉత్పన్న మగుట కవకాశము కలుగును. ఈ విధమగు చిక్కులతో కూడుకొని యున్న ఖనన పరిశ్రమను నిర్వహించుట కెన్నియో శక్తియుక్తులు అవసరము.

హెచ్. ఎస్. ఎస్. ఆర్.