खनन भूविज्ञान व खान विकास: खनिज, शैल, अयस्क उत्पत्ति, संरचनाएँ, पहुँच, ड्राइवेज, वेधन व विस्फोटन

GATE खनन अभियांत्रिकी (MN) पेपर के खंड 2, खनन भूविज्ञान, खान विकास व सर्वेक्षण, के दो अध्यायों में से पहला। यह खंड दो विषय है: वह भूविज्ञान जो बताता है कि निक्षेप क्या है और कहाँ स्थित है, तथा वह विकास-कार्य जो उस तक पहुँचता है और शैल तोड़ता है, एक विषय है; सर्वेक्षण, जो इन सबको मापता व मानचित्रित करता है, दूसरा है, और उसका अपना दूसरा अध्याय है। यह अध्याय खनिज व शैल — उनकी उत्पत्ति व वर्गीकरण — अयस्क उत्पत्ति व संरचनात्मक भूविज्ञान, और फिर खान विकास को समेटता है: निक्षेप तक पहुँच की विधियाँ, भूमिगत ड्राइवेज, वेधन की विधियाँ व मशीनें, विस्फोटक व प्रज्वलन तंत्र, विस्फोटन उपकरण, विस्फोट अभिकल्प तथा भू-कंपन। यहाँ GATE जो आंकिक प्रश्न पूछता है वे थोड़े और सटीक हैं: आभासी नति, वास्तविक व ऊर्ध्वाधर मोटाई, एक छिद्र में समाने वाला आवेश, चूर्ण गुणांक (powder factor), तथा वह प्रति-विलंब आवेश जिसकी अनुमति कंपन-सीमा देती है।

1. खनिज व शैल: उत्पत्ति व वर्गीकरण

खनिज प्राकृतिक रूप से पाया जाने वाला, अकार्बनिक ठोस है जिसका निश्चित रासायनिक संघटन व व्यवस्थित परमाण्वीय संरचना हो; शैल एक या अधिक खनिजों का समुच्चय है। हस्त-नमूने में खनिजों की पहचान कठोरता (मोह्स पैमाना), विदलन व विभंग, द्युति, धारी (चूर्ण का रंग, जो प्रायः ढेले के रंग से अधिक विश्वसनीय है), रंग तथा विशिष्ट गुरुत्व से होती है। अयस्क खनिज प्रायः भारी होते हैं — गैलेना लगभग 7.5, हेमेटाइट लगभग 5.3 — जबकि क्वार्ट्ज़ लगभग 2.65, इसीलिए गुरुत्व विधियाँ उन्हें अलग कर पाती हैं।

कठोरता का मोह्स पैमाना
कठोरताखनिजकठोरताखनिज
1टैल्क6ऑर्थोक्लेज़ फ़ेल्सपार
2जिप्सम7क्वार्ट्ज़
3कैल्साइट8टोपाज़
4फ्लोराइट9कोरंडम
5एपेटाइट10हीरा

शैलों का वर्गीकरण उत्पत्ति से होता है। आग्नेय शैल मैग्मा से क्रिस्टलित होते हैं: गहराई पर धीरे-धीरे स्थूल-कणीय अंतर्वेधी (पातालीय) शैलों में, जैसे ग्रेनाइट व गैब्रो, तथा सतह पर शीघ्रता से सूक्ष्म-कणीय बहिर्वेधी (ज्वालामुखीय) शैलों में, जैसे रायोलाइट व बेसाल्ट। सिलिका मात्रा से वे अम्लीय (66% से अधिक SiO₂, जैसे ग्रेनाइट), मध्यवर्ती (52–66%, जैसे डायोराइट, एंडेसाइट), क्षारकीय (45–52%, जैसे गैब्रो, बेसाल्ट) व अतिक्षारकीय (45% से कम, जैसे पेरिडोटाइट, ड्यूनाइट) हैं। अवसादी शैल पुराने शैल के अपक्षय, परिवहन, निक्षेपण व शिलीभवन से, अथवा रासायनिक व जैविक संचय से बनते हैं — खंडज बलुआ पत्थर व शेल, रासायनिक चूना पत्थर, जैविक कोयला — और इनमें संस्तरण होता है। कायांतरित शैल ऊष्मा व दाब से बिना पिघले पुनःक्रिस्टलित पुराने शैल हैं: बढ़ती कोटि के साथ शेल से स्लेट, फ़िलाइट, शिस्ट व नीस, बलुआ पत्थर से क्वार्ट्ज़ाइट, चूना पत्थर से संगमरमर, तथा कोयले से एन्थ्रेसाइट।

⚠️ गठन शीतलन बताता है, सिलिका संघटन
ग्रेनाइट व रायोलाइट का संघटन समान है और वे केवल कण-आकार में भिन्न हैं; गैब्रो व बेसाल्ट भी इसी प्रकार। जो प्रश्न “सूक्ष्म-कणीय, 48% सिलिका” देता है वह बेसाल्ट चाहता है — सिलिका से क्षारकीय, गठन से बहिर्वेधी — गैब्रो नहीं, जिसका रसायन वही है पर जो गहराई पर ठंडा हुआ।

2. अयस्क उत्पत्ति व संरचनात्मक भूविज्ञान

अयस्क वह खनिज समुच्चय है जिससे धातु या खनिज लाभ सहित निकाला जा सके, अतः यह शब्द जितना भूवैज्ञानिक है उतना ही आर्थिक भी। अयस्क निक्षेपों का समूहन उस प्रक्रम से होता है जिसने उन्हें सांद्रित किया।

अयस्क निर्माण के प्रक्रम
प्रक्रमअयस्क कैसे सांद्रित होता हैविशिष्ट निक्षेप
मैग्मीय पृथक्करणठंडे होते मैग्मा कक्ष में पहले क्रिस्टलित भारी खनिज नीचे बैठते हैंक्रोमाइट, प्लैटिनम-समूह धातुएँ, टाइटेनियमी मैग्नेटाइट
जलतापीयगर्म जलीय तरल शिराओं व प्रतिस्थापनों में सल्फ़ाइड जमाते हैंसीसा-जस्ता, ताँबा, सोने की शिराएँ
अवसादीद्रोणियों में रासायनिक अवक्षेपण या निक्षेपणपट्टित लौह संरचनाएँ, मैंगनीज़, कोयला, वाष्पज
यांत्रिक (प्लेसर)बहता जल भारी प्रतिरोधी कणों को छाँटता हैसोना, कैसिटेराइट, इल्मेनाइट व मोनाज़ाइट तटीय रेत
अवशिष्ट अपक्षयउष्णकटिबंधीय अपक्षय में घुलनशील अवयव बह जाते हैं, अघुलनशील शेष रहते हैंबॉक्साइट, लैटेराइट, अवशिष्ट मृत्तिकाएँ
अधिजात संवर्धनऑक्सीकृत क्षेत्र से निक्षालित धातु जल-स्तर के नीचे पुनः अवक्षेपित होती हैसंवर्धित ताँबा सल्फ़ाइड परतें
कायांतरीऊष्मा व दाब में पुनःक्रिस्टलनग्रेफ़ाइट, सिलिमेनाइट, कायनाइट, गार्नेट

संरचनात्मक भूविज्ञान शैल-पिंडों की अभिवृत्ति व विरूपण का वर्णन करता है। किसी संस्तर का नतिलंब (strike) उस पर स्थित क्षैतिज रेखा की दिशा है, और उसकी नति (dip) नतिलंब के लंबवत् मापा गया अधिकतम ढाल-कोण है। किसी अन्य ऊर्ध्वाधर काट में संस्तर एक छोटी आभासी नति α दिखाता है: tan α = tan δ · sin β, जहाँ δ वास्तविक नति व β काट और नतिलंब के बीच का कोण है। समतल भूमि पर नतिलंब के लंबवत् मापी गई दृश्यांश चौड़ाई w से वास्तविक मोटाई t = w sin δ और ऊर्ध्वाधर मोटाई w tan δ = t/cos δ मिलती है।

  • वलन: अपनति ऊपर की ओर उत्तल होती है जिसके क्रोड में सबसे पुराने संस्तर हों, अभिनति ऊपर की ओर अवतल जिसके क्रोड में सबसे नए; जिस वलन की अक्ष झुकी हो वह अवनमनी (plunging) है। कोयला व अयस्क प्रायः अभिनतियों में संरक्षित रहते हैं।
  • भ्रंश: सामान्य भ्रंश में उपरिभित्ति (hanging wall) अधोभित्ति (footwall) के सापेक्ष नीचे जाती है (विस्तार); व्युत्क्रम भ्रंश में ऊपर जाती है (संपीडन), और निम्न-कोण व्युत्क्रम भ्रंश (45° से कम नति) क्षेपभ्रंश (thrust) है; नतिलंब-सर्पी भ्रंश में गति क्षैतिज, नतिलंब के समांतर होती है। भ्रंश संस्तर को विस्थापित करता है, अतः खनिक को जानना चाहिए कि उसे किस ओर खोजे।
  • संधियाँ बिना दृश्य विस्थापन की दरारें हैं; उनके समुच्चय, अंतराल व अभिविन्यास विस्फोटन, आलंबन व ढलान स्थायित्व को नियंत्रित करते हैं। विषमविन्यास दबी हुई अपरदन सतह है — अभिलेख में एक अंतराल।
🧠 आभासी नति सदैव छोटी होती है
चूँकि sin β ≤ 1, आभासी नति कभी वास्तविक नति से अधिक नहीं हो सकती, और नतिलंब के अनुदिश (β = 0) वह शून्य हो जाती है। नतिलंब से 60° पर स्थित काट में 30° का संस्तर: tan α = tan 30° × sin 60° = 0.577 × 0.866 = 0.5, अतः α = 26.57°।

3. निक्षेप तक पहुँच व भूमिगत ड्राइवेज

निक्षेप तक चार में से किसी एक मुख से पहुँचा जाता है, और चयन गहराई, स्थलाकृति तथा ढोए जाने वाले उत्पादन से तय होता है। ऐडिट पहाड़ी ढलान से घाटी-तल के ऊपर स्थित निक्षेप में चलाई गई लगभग क्षैतिज सुरंग है — सबसे सस्ती पहुँच, जिसका जल गुरुत्व से निकल जाता है। इनक्लाइन (या डिक्लाइन) ढलवाँ सुरंग है, उथली परतों तथा कन्वेयर या पटरी-रहित वाहन ढुलाई हेतु उपयुक्त। ऊर्ध्वाधर शाफ़्ट गहरे निक्षेप तक सबसे छोटा मार्ग है और उत्थापन, संवातन व सेवाएँ वहन करता है। समतल भूमि के नीचे उथले सपाट निक्षेप पूर्णतः सतह से भी खोदे जा सकते हैं।

शाफ़्ट-निमज्जन विधियाँ, और प्रत्येक किस भूमि हेतु
विधिसिद्धांतभूमि
पारंपरिक (वेधन व विस्फोटन)वेधन, विस्फोटन, ग्रैब से मलबा हटाना, चरणों में अस्तर लगानाशुष्क, सक्षम शैल
हिमीकरणशाफ़्ट के चारों ओर वेधछिद्रों में लवण-जल प्रवाहित कर भूमि को जमाकर अस्थायी दीवार बनानाजल-युक्त रेत, बजरी व दुर्बल स्तर
सीमेंटीकरण (ग्राउटिंग)आगे अंतःक्षेपित सीमेंट ग्राउट दरारों को बंद करता हैदरारयुक्त जल-युक्त शैल
केसन व अवपात शाफ़्टभीतर की भूमि खोदे जाने के साथ अपने भार से धँसाया गया अस्तरउथली कोमल भूमि
रेज़ बोरिंग व शाफ़्ट बोरिंगयांत्रिक कर्तक पूरा अनुप्रस्थ काट बोर करता हैसक्षम शैल, रेज़ बोरिंग हेतु नीचे पहुँच सहित

भूमिगत ड्राइवेज — गैलरी, क्रॉस-कट, ड्रिफ़्ट या सड़क — एक दोहराए चक्र से आगे बढ़ती है: मुख पर वेधन, आवेशन व विस्फोटन, धुएँ को हटाने हेतु संवातन, टूटे शैल का मकिंग (लदान), और नई छत का आलंबन, फिर पुनः। प्रति चक्र प्रगति पुल (pull) है, राउंड की वह गहराई जो वास्तव में टूटती है, अच्छे कट में प्रायः छिद्र-गहराई का 85–95%। कट — वेज (V), ड्रैग, या बर्न (रिक्त राहत-छिद्रों सहित समांतर-छिद्र) — एक मुक्त मुख खोलता है जिसकी ओर शेष राउंड टूटता है। कोयले व कोमल शैल में रोड हेडर या कंटीन्यूअस माइनर यांत्रिक कटाई से वेधन-विस्फोटन चक्र का स्थान लेते हैं, चिकनी रूपरेखा व बिना विस्फोट-क्षति के साथ।

वेधन की विधियाँ व मशीनें
विधिशैल कैसे टूटता हैमशीनें व उपयोग
आघाती, शीर्ष हथौड़ापिस्टन कॉलर पर ड्रिल स्टील पर प्रहार करता है और बिट शैल को धँसाकर छिलता है, प्रहारों के बीच घूमते हुएजैकहैमर, जम्बो; छोटे छिद्रों में दक्ष, प्रत्येक रॉड-जोड़ पर ऊर्जा खोता है
आघाती, डाउन-द-होल (DTH)हथौड़ा बिट के पीछे छिद्र में नीचे जाता हैकठोर शैल में विस्फोट-छिद्र; ऊर्जा हानि गहराई से नहीं बढ़ती, छिद्र सीधे रहते हैं
घूर्णी, ट्राइकोनभारी दाब घूमते दाँतेदार शंकुओं के नीचे शैल कुचलता हैमध्यम से कठोर शैल में बड़े व्यास के सतही विस्फोट-छिद्र
घूर्णी, ड्रैग बिटकर्तन धार कोमल शैल को अपरूपित करती हैकोयला, शेल; छत-बोल्ट छिद्र
घूर्णी-आघातीभारी दाब सहित घूर्णन तथा आघातउच्च वेधन दर पर कठोर शैल

4. विस्फोटक, प्रज्वलन, विस्फोट अभिकल्प व भू-कंपन

विस्फोटक अत्यंत तीव्र ऑक्सीकरण द्वारा गैस व ऊष्मा मुक्त करता है। निम्न विस्फोटक (बारूद) त्वरित दहन (deflagration) करता है, अवध्वनिक चाल से जलकर चूर करने के बजाय उठाता है; उच्च विस्फोटक प्रस्फोटन (detonation) करता है, पराध्वनिक आघात-अग्र व कहीं अधिक दाब के साथ। व्यावसायिक उच्च विस्फोटक नाइट्रोग्लिसरीन-आधारित डायनामाइट, ANFO (अमोनियम नाइट्रेट व लगभग 5.5–6% ईंधन तेल, ऑक्सीजन-संतुलित मिश्रण — सस्ता व सुरक्षित पर जल-प्रतिरोध रहित), तथा जल-प्रतिरोधी स्लरी (जल जेल) व इमल्शन हैं। अनुमत विस्फोटक (permitted explosives) शीतलक लवण के साथ बनाए जाते हैं और परखे जाते हैं कि गैसीय कोयला खानों में फ़ायरडैम्प को प्रज्वलित किए बिना प्रयुक्त हो सकें। चयन में महत्त्वपूर्ण गुण सामर्थ्य, प्रस्फोटन वेग, घनत्व, जल-प्रतिरोध, धूम-वर्ग व संवेदनशीलता हैं।

  • प्रज्वलन तंत्र। सादे प्रस्फोटक सहित सुरक्षा फ़्यूज़ (अब अधिकांशतः प्रतिस्थापित); विद्युत प्रस्फोटक, तात्क्षणिक या विलंब तत्वों सहित, एक्सप्लोडर से दागे जाते हैं और परिपथ परीक्षक से जाँचे जाते हैं — भटकी धारा, स्थैतिक विद्युत व रेडियो-आवृत्ति ऊर्जा से असुरक्षित; अविद्युत शॉक-ट्यूब प्रस्फोटक, इन संकटों से अप्रभावित; मिलीसेकंड तक सटीक प्रोग्राम-योग्य विलंब वाले इलेक्ट्रॉनिक प्रस्फोटक; तथा प्रस्फोटी डोरी (detonating cord), PETN क्रोड जो छिद्रों की पंक्ति में प्रस्फोटन ले जाती है।
  • विस्फोटन उपकरण व सहायक सामग्री: एक्सप्लोडर, परिपथ परीक्षक (विस्फोटन हेतु सुरक्षित बनाए ओममीटर), लकड़ी या अस्फुलिंगी पदार्थ की टैम्पिंग छड़ें, स्टेमिंग, तथा अविद्युत तंत्र के संयोजक व रिले।

बेंच विस्फोट अभिकल्प बर्डन B (छिद्र से मुक्त मुख), स्पेसिंग S (पंक्ति में छिद्र से छिद्र), स्टेमिंग (निष्क्रिय कॉलर, लगभग 0.7–1.0 B), ग्रेड के नीचे उप-वेधन (लगभग 0.3 B), तथा विलंब क्रम तय करता है। d व्यास का छिद्र, ρ घनत्व के विस्फोटक से भरा, आवेशन घनत्व = (π d²/4) ρ kg प्रति मीटर रखता है। चूर्ण गुणांक (powder factor) तोड़े गए प्रति इकाई शैल पर विस्फोटक है, kg/m³ या kg/t में, और एक राउंड का आयतन B × S × बेंच ऊँचाई × छिद्र-संख्या है।

भू-कंपन शिखर कण वेग (PPV, mm/s) के रूप में मापा जाता है और मापित दूरी SD = R/√Q से पूर्वानुमानित होता है, जहाँ R दूरी तथा Q अधिकतम प्रति-विलंब आवेश है: PPV = K (R/√Q)^−β, K व β परीक्षण विस्फोट के समाश्रयण से प्राप्त स्थल-स्थिरांक हैं। चूँकि केवल SD प्रवेश करता है, SD स्थिर रखने से PPV स्थिर रहता है: अनुमत प्रति-विलंब आवेश दूरी के वर्ग के साथ बढ़ता है। किसी संरचना हेतु अनुमेय PPV उसके प्रकार व प्रभावी आवृत्ति पर निर्भर है और नियामक द्वारा तय होता है; प्रश्न उसे बताएगा। वायु अतिदाब व उड़ते पत्थर (flyrock) दूसरे दो स्थल-बाह्य प्रभाव हैं, जो स्टेमिंग, बर्डन व आवेश के परिरोधन से नियंत्रित होते हैं।

🎯 विलंब कंपन क्यों घटाते हैं
PPV एक क्षण में प्रस्फोटित आवेश पर निर्भर है, राउंड के कुल आवेश पर नहीं। 500 kg को 25 kg के बीस विलंबों में बाँटने से 25 kg आवेश की मापित दूरी बनी रहती है, जो पड़ोसी संरचना अनुभव करती है — तोड़ा गया कुल शैल अपरिवर्तित रहता है।

मुख्य बिंदु

  • आग्नेय शैलों का नाम सिलिका (66% से ऊपर अम्लीय, 45–52% क्षारकीय) व गठन (स्थूल अंतर्वेधी, सूक्ष्म बहिर्वेधी) से होता है; कायांतरण बिना पिघले पुनःक्रिस्टलित करता है।
  • क्रोमाइट व PGM मैग्मीय, बॉक्साइट अवशिष्ट, सोना व इल्मेनाइट प्लेसर प्रायः यांत्रिक, और आधार-धातु शिराएँ जलतापीय हैं।
  • tan(आभासी नति) = tan(वास्तविक नति) × sin(नतिलंब से कोण); समतल भूमि पर वास्तविक मोटाई = दृश्यांश चौड़ाई × sin δ।
  • पहाड़ी निक्षेप हेतु ऐडिट, उथली परतों हेतु इनक्लाइन, गहराई हेतु ऊर्ध्वाधर शाफ़्ट; जल-युक्त ढीली भूमि हेतु हिमीकरण।
  • आवेशन घनत्व = (π d²/4)ρ; चूर्ण गुणांक = आवेश/तोड़ा गया शैल; कंपन R/√Q के अनुसार है, अतः अनुमत प्रति-विलंब आवेश दूरी के वर्ग के साथ बढ़ता है।

अभ्यास प्रश्न (14)

उत्तर खोलने से पहले प्रत्येक प्रश्न हल करें। हर व्याख्या सही विकल्प के साथ लुभावना गलत विकल्प भी बताती है, क्योंकि अंक वहीं जाते हैं।

  1. कठोरता के मोह्स पैमाने पर कठोरता 7 वाला खनिज है:

    1. ऑर्थोक्लेज़ फ़ेल्सपार
    2. क्वार्ट्ज़
    3. टोपाज़
    4. एपेटाइट
    उत्तर देखें

    उत्तर: B — क्वार्ट्ज़

    क्वार्ट्ज़ 7 है, ऑर्थोक्लेज़ (6) व टोपाज़ (8) के बीच; एपेटाइट 5 है। क्वार्ट्ज़ अत्यंत सामान्य व कठोर है, अतः इस्पात का ब्लेड (लगभग 5.5) फ़ेल्सपार को कठिनाई से और क्वार्ट्ज़ को बिल्कुल नहीं खरोंचता — एक त्वरित क्षेत्र परीक्षण।

  2. लगभग 48% SiO₂ वाला सूक्ष्म-कणीय आग्नेय शैल सबसे संभवतः है:

    1. गैब्रो
    2. रायोलाइट
    3. बेसाल्ट
    4. ग्रेनाइट
    उत्तर देखें

    उत्तर: C — बेसाल्ट

    48% सिलिका क्षारकीय (45–52%) है, और सूक्ष्म कण का अर्थ है कि यह सतह पर शीघ्र ठंडा हुआ — बेसाल्ट। गैब्रो का रसायन वही है पर वह स्थूल-कणीय व अंतर्वेधी है; रायोलाइट व ग्रेनाइट अम्लीय हैं, 66% सिलिका से ऊपर।

  3. बॉक्साइट निक्षेप मुख्यतः बनते हैं:

    1. मैग्मीय पृथक्करण से
    2. उष्णकटिबंधीय जलवायु में अवशिष्ट अपक्षय से
    3. जलतापीय शिरा-भरण से
    4. संपर्क कायांतरण से
    उत्तर देखें

    उत्तर: B — उष्णकटिबंधीय जलवायु में अवशिष्ट अपक्षय से

    तीव्र उष्णकटिबंधीय अपक्षय ऐलुमिनीयुक्त शैल से सिलिका व क्षारक निक्षालित कर अघुलनशील ऐलुमिनियम हाइड्रॉक्साइड छोड़ देता है — लैटेराइट की भाँति एक अवशिष्ट सांद्रण। मैग्मीय पृथक्करण क्रोमाइट देता है, और जलतापीय तरल सल्फ़ाइड शिराएँ, ऐलुमिनियम अयस्क नहीं।

  4. भ्रंशों के विषय में निम्न में से कौन-से कथन सही हैं? (सभी सही चुनें।)

    1. सामान्य भ्रंश में उपरिभित्ति अधोभित्ति के सापेक्ष नीचे जाती है
    2. सामान्य भ्रंश संपीडन से बनता है
    3. क्षेपभ्रंश निम्न नति वाला व्युत्क्रम भ्रंश है
    4. नतिलंब-सर्पी भ्रंश में गति मुख्यतः ऊर्ध्वाधर होती है
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — सामान्य भ्रंश में उपरिभित्ति अधोभित्ति के सापेक्ष नीचे जाती है; C — क्षेपभ्रंश निम्न नति वाला व्युत्क्रम भ्रंश है

    सामान्य भ्रंश उपरिभित्ति को नीचे गिराता है और विस्तार अंकित करता है, संपीडन नहीं; व्युत्क्रम भ्रंश उसे उठाता है, और 45° से कम नति वाला व्युत्क्रम भ्रंश क्षेपभ्रंश कहलाता है। नतिलंब-सर्पी गति क्षैतिज, नतिलंब के समांतर होती है, अतः अंतिम विकल्प नति-सर्पी भ्रंश का वर्णन करता है।

  5. एक कोयला परत 30° पर नत है। नतिलंब से 60° बनाती ऊर्ध्वाधर काट में आभासी नति, अंशों में, दो दशमलव स्थानों तक ____ है।

    संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।

    उत्तर देखें

    उत्तर: 26.57

    tan α = tan δ sin β = tan 30° × sin 60° = 0.57735 × 0.86603 = 0.5, अतः α = tan⁻¹ 0.5 = 26.57°। sin 60° के स्थान पर cos 60° लेना (नति-दिशा से कोण, नतिलंब से नहीं) tan α = 0.289 व 16.1° देता है।

  6. समतल भूमि पर 30° पर नत एक अयस्क संस्तर का दृश्यांश उसके नतिलंब के लंबवत् 40 m मापा गया। संस्तर की ऊर्ध्वाधर मोटाई, m में, दो दशमलव स्थानों तक ____ है।

    संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।

    उत्तर देखें

    उत्तर: 23.09

    वास्तविक मोटाई t = w sin δ = 40 × 0.5 = 20 m, और ऊर्ध्वाधर मोटाई = t/cos δ = 20/0.86603 = 23.09 m, जो w tan δ = 40 × 0.57735 भी है। 20 उत्तर देना वास्तविक मोटाई है, जो संस्तरण के लंबवत् मापी जाती है, न कि वह ऊर्ध्वाधर मोटाई जो कोई वेधछिद्र काटेगा।

  7. एक खनिज निक्षेप निकटवर्ती घाटी-तल से काफ़ी ऊपर पहाड़ी ढलान पर दृश्यांश देता है। पहुँच का सबसे सस्ता साधन प्रायः है:

    1. ऊर्ध्वाधर शाफ़्ट
    2. ऐडिट
    3. पहाड़ी की चोटी से डिक्लाइन
    4. अंध शाफ़्ट
    उत्तर देखें

    उत्तर: B — ऐडिट

    ढलान से चलाई गई ऐडिट बिना किसी उत्थापन के निक्षेप तक पहुँचती है, और जल व अयस्क गुरुत्व से बाहर आते हैं। चोटी से शाफ़्ट या डिक्लाइन को सब कुछ उसी ऊँचाई से उठाना या ढोना पड़ेगा जिससे ऐडिट बचती है।

  8. 60 m जल-युक्त बहती रेत से होकर एक शाफ़्ट निमज्जित करना है। सबसे उपयुक्त विशेष विधि है:

    1. पारंपरिक वेधन व विस्फोटन
    2. रेज़ बोरिंग
    3. हिमीकरण
    4. दीर्घ-छिद्र विस्फोटन
    उत्तर देखें

    उत्तर: C — हिमीकरण

    हिमीकरण ढीली संतृप्त रेत को स्थायी अस्तर लगने तक मज़बूत, जलरोधी जमी दीवार बना देता है। वेधन-विस्फोटन हेतु सक्षम शुष्क शैल चाहिए, रेज़ बोरिंग हेतु नीचे पहुँच व स्थिर भूमि, और ग्राउटिंग (सीमेंटीकरण) बहती रेत के बजाय दरारयुक्त शैल हेतु उपयुक्त है।

  9. गहरे विस्फोट-छिद्रों हेतु शीर्ष-हथौड़ा ड्रिल की तुलना में डाउन-द-होल (DTH) हथौड़े का मुख्य लाभ है कि:

    1. इसे किसी फ़्लशिंग माध्यम की आवश्यकता नहीं
    2. इसकी आघात ऊर्जा रॉड-जोड़ों में नष्ट नहीं होती, अतः वेधन गहराई के साथ नहीं घटता
    3. यह केवल घूर्णन से कार्य करता है
    4. यह छोटे व्यास के छोटे छिद्रों में तेज़ वेधन करता है
    उत्तर देखें

    उत्तर: B — इसकी आघात ऊर्जा रॉड-जोड़ों में नष्ट नहीं होती, अतः वेधन गहराई के साथ नहीं घटता

    DTH हथौड़ा सीधे बिट के पीछे होता है, अतः छिद्र-गहराई जो भी हो प्रत्येक प्रहार शैल तक पहुँचता है, और छिद्र अधिक सीधे रहते हैं। शीर्ष हथौड़ा प्रत्येक युग्मन पर ऊर्जा खोता है, इसीलिए वह केवल छोटे छिद्रों में आगे रहता है; DTH को भी फ़्लशिंग हेतु संपीडित वायु चाहिए और यह आघात का उपयोग करता है, केवल घूर्णन का नहीं।

  10. 115 mm व्यास का एक विस्फोट-छिद्र 850 kg/m³ घनत्व के ANFO से भरा है। आवेशन घनत्व, kg प्रति मीटर छिद्र में, दो दशमलव स्थानों तक ____ है।

    संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।

    उत्तर देखें

    उत्तर: 8.83

    आवेशन घनत्व = (π d²/4)ρ = 0.7854 × 0.115² × 850 = 0.7854 × 0.013225 × 850 = 8.83 kg/m। 115 mm को 0.115 m में न बदलना 88 लाख जैसा असंगत मान देता है, और d²/4 के स्थान पर d लेना लगभग 77 kg/m देता है।

  11. एक बेंच राउंड में 10 m बेंच में 3 m बर्डन व 3.5 m स्पेसिंग पर 20 छिद्र हैं, प्रत्येक में 84 kg विस्फोटक। यथास्थान शैल घनत्व 2.5 t/m³ है। चूर्ण गुणांक, kg/t में, दो दशमलव स्थानों तक ____ है।

    संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।

    उत्तर देखें

    उत्तर: 0.32

    तोड़ा गया शैल = 3 × 3.5 × 10 × 20 = 2100 m³ = 2100 × 2.5 = 5250 t, और विस्फोटक = 20 × 84 = 1680 kg। चूर्ण गुणांक = 1680/5250 = 0.32 kg/t (0.8 kg/m³)। 0.8 बताना प्रति घन मीटर उत्तर है, और एक छिद्र के आवेश को पूरे राउंड के टन-भार से भाग देना 0.016 देता है।

  12. एक खदान के कंपन अध्ययन से ज्ञात है कि कम से कम 50 m/kg^½ की मापित दूरी (वर्गमूल मापन) एक गाँव हेतु शिखर कण वेग को सीमा में रखती है। गाँव विस्फोट से 250 m दूर है। अधिकतम प्रति-विलंब आवेश, kg में, ____ है।

    संख्यात्मक उत्तर — मान टाइप करें।

    उत्तर देखें

    उत्तर: 25

    SD = R/√Q ≥ 50 से √Q ≤ 250/50 = 5, अतः Q ≤ 25 kg प्रति विलंब। Q = R/SD = 5 लेना वर्गमूल भूलना है, और घनमूल मापन (R/Q^⅓) एक भिन्न नियम है जो प्रश्न ने निर्दिष्ट नहीं किया।

  13. वर्गमूल मापित दूरी के साथ, यदि किसी स्थल पर प्रति-विलंब आवेश चार गुना बढ़ाना हो और किसी संरचना पर शिखर कण वेग न बढ़े, तो विस्फोट को ले जाना होगा:

    1. चार गुनी दूरी पर
    2. दोगुनी दूरी पर
    3. सोलह गुनी दूरी पर
    4. उसी दूरी पर, अधिक विलंबों सहित
    उत्तर देखें

    उत्तर: B — दोगुनी दूरी पर

    PPV, R/√Q से तय होता है, और √(4Q) = 2√Q, अतः अनुपात बनाए रखने हेतु R दोगुनी होनी चाहिए। चार गुनी दूरी तभी चाहिए होती जब PPV, R/Q के अनुसार बदलता। अधिक विलंब प्रति-विलंब आवेश को कम रखते हैं, जो प्रश्न में माँगे परिवर्तन के विपरीत है।

  14. विस्फोटकों व प्रज्वलन के विषय में निम्न में से कौन-से कथन सही हैं? (सभी सही चुनें।)

    1. ANFO का जल-प्रतिरोध कमज़ोर है
    2. अनुमत विस्फोटक गैसीय कोयला खानों में उपयोग हेतु बनाए जाते हैं
    3. शॉक-ट्यूब प्रस्फोटक भटकी धारा व रेडियो-आवृत्ति ऊर्जा से अप्रभावित हैं
    4. ANFO की ऑक्सीजन-संतुलित ईंधन-तेल मात्रा द्रव्यमान से लगभग 20% है
    उत्तर देखें

    उत्तर: A — ANFO का जल-प्रतिरोध कमज़ोर है; B — अनुमत विस्फोटक गैसीय कोयला खानों में उपयोग हेतु बनाए जाते हैं; C — शॉक-ट्यूब प्रस्फोटक भटकी धारा व रेडियो-आवृत्ति ऊर्जा से अप्रभावित हैं

    अमोनियम नाइट्रेट जल में घुलता है, अतः गीले छिद्रों में ANFO विफल होता है; अनुमत विस्फोटकों में शीतलक लवण होता है और वे फ़ायरडैम्प प्रज्वलन के विरुद्ध परखे जाते हैं; शॉक ट्यूब प्लास्टिक नली के भीतर बिना किसी विद्युत पथ के निम्न-ऊर्जा प्रस्फोटन ले जाती है। ऑक्सीजन-संतुलित मिश्रण लगभग 94 : 6 AN व ईंधन तेल है, 80 : 20 नहीं — अतिरिक्त ईंधन CO-युक्त धुआँ देता है।