ખાણ-અવતલન

ખાણ-અવતલન (mine subsidence) : કુદરતી અથવા માનવપ્રેરિત ભૂવૈજ્ઞાનિક પરિબળોની અનુક્રિયા(response)રૂપ પૃથ્વીની સપાટીનું બેસી જવું તે. ભૂગર્ભીય (underground – U.G.) ખાણોમાંથી ખનિજનું નિષ્કર્ષણ પોલાણ (void) સર્જે છે આથી સપાટી પરની જમીન અથવા સંરચના(structure)ને ધરતીના પ્રચલન-(movement)ને કારણે થતી હાનિ(damage)ને ખાણ-અવતલન કહે છે. આને કારણે ખાણોમાં થતા અકસ્માતોને પરિણામે ખનિજનો સારો એવો જથ્થો ઉપલબ્ધ થઈ શકતો નથી. વળી કોલસાની ખાણોમાં અવતલનને કારણે બેકાબૂ આગ પણ ભભૂકી ઊઠે છે.

ખનન (mining) ઉદ્યોગની શરૂઆતના સમયથી ખાણ-અવતલનનું નિરાકરણ શોધવાના ઘનિષ્ઠ પ્રયત્નો જારી રહ્યા છે, જેથી ખનિજ પ્રાપ્ત કરવાની ખનન-કાર્યવહી મિતવ્યયી તથા સલામત રહી શકે.

કોલસાનું મોટા પ્રમાણમાં ઉત્પાદન ભૂગર્ભીય ખાણો મારફત થાય છે. ભૂગર્ભીય ખાણો વડે કરવામાં આવતા ઉત્પાદનમાં ખાસ કરીને ગુહાયન(caving)-પદ્ધતિ ભારતમાં વ્યાપકપણે અમલમાં છે. આ પદ્ધતિમાં કોલસો કાઢી લીધા પછી છત(roof)ને પડવા દેવાય છે જેથી સપાટી પરની જમીન અને તેની ઉપરની સંરચનાઓને અવતલનને કારણે હાનિ પહોંચે છે. આમ ખાણ-અવતલનનો અભ્યાસ ભારત માટે ઘણો અગત્યનો છે.

ખાણ-અવતલન તથા તેને રોકવા માટેના છતના આધાર અંગેનું સવિસ્તર વિશ્લેષણ થયેલું છે. ભૂમિ-પ્રચલન (ground movement), તેને લગતાં વિવિધ પરિબળો, ખડકોની ભૌતિક વિશિષ્ટતાઓ, તેમનું સંરક્ષણ, તેનું યંત્રશાસ્ત્ર (mechanics) વગેરે બાબતો આમાં મહત્વનો ભાગ ભજવે છે. કુદરતી અને કૃત્રિમ આધારસ્તંભો અંગેના સંશોધનના આધારે લેવામાં આવતાં સાવચેતીનાં પગલાંથી ખાણ-અવતલન, ખડક-વિસ્ફોટ (rock bursts) તથા વાત-વિસ્ફોટ(air blast)નું નિવારણ શક્ય બને છે.

ભૂમિ–પ્રચલન અને અવતલન : સિદ્ધાંતો અને નિયમો : ભૂમિસ્ખલન અને અવતલન અંગેનો અભ્યાસ ભૂતકાળમાં પણ થયો છે. કેટલાક સિદ્ધાંતો અપૂરતાં અવલોકનોને આધારે તારવવામાં આવ્યા હતા. યુરોપ તથા અમેરિકામાં થયેલ અભ્યાસથી અવતલન અંગેનું જ્ઞાન ઘણું વિસ્તૃત થયું છે. ભારતમાં બિહારના ઝરિયા કોલસાક્ષેત્રસ્થિત સેન્ટ્રલ માઇનિંગ રિસર્ચ સ્ટેશને (C.M.R.S.) અવતલન અંગે ઘનિષ્ઠ સંશોધન હાથ ધરેલ છે. અવતલનનો અભ્યાસ આર્થિક તથા સલામતી ઉપરાંત બીજાં ઘણાં પાસાંને સ્પર્શે છે. ખાણોના ખોદકામની પદ્ધતિ એવી હોવી જોઈએ કે નગરો, રેલવે, જળમાર્ગ વગેરે જેવાં અગત્યનાં સ્થળોની નીચે અવતલન થવું ન જોઈએ. જળમાર્ગોની નીચેની ભૂમિનું અવતલન થતાં ખાણોમાં પાણી ધસી આવે છે અને મોટી માનવ-ખુવારીવાળા અકસ્માતો સર્જાય છે. પશ્ચિમમાં તો ખાણો દરિયાની નીચેના ભૂગર્ભમાં વિસ્તારવાનું શક્ય બન્યું છે. ભારતમાં પણ હાલમાં ખાણોનું ખનન નદી, રેલવે સાઇડિંગ વગેરેની નીચે શક્ય બન્યું છે. ઇંગ્લૅન્ડ અને ફ્રાન્સ વચ્ચેની દરિયાની સપાટીની નીચેની ભૂગર્ભ રેલવે અવતલન રોકવા અંગેના ઉપાયો કેટલા સફળતાપૂર્વક યોજી શકાય છે તેનું જ્વલંત ઉદાહરણ ગણી શકાય.

ભૂગર્ભમાંથી ખનિજ-ઉત્પાદન પછી ખડકોનો જ આધાર તૂટી જાય છે તેને લીધે સ્થાનિક ભંગાણ (local caving) તથા વિસ્તીર્ણ પ્રમાણમાં પ્રસ્તરખડકો(strata)ની અસ્થિરતા સર્જાય છે. જોકે તેનો આધાર ખાણની ઊંડાઈ તથા ખડકના સામર્થ્ય (strength) ઉપર રહેલો છે. આ અંગે સ્થળ પરનાં અવલોકનો તથા પ્રયોગશાળામાં મૉડેલના અભ્યાસ ઉપરથી નીચેનો સિદ્ધાંત તારવવામાં આવ્યો છે :

દબાણ કમાન સિદ્ધાંત (pressure arch theory) :

(i) કોલસાની ખાણમાં જ્યારે સાંકડી ગૅલરી બનાવવામાં આવે છે ત્યારે તેની પરના પ્રસ્તર ખડકોના કુદરતી આધાર જતા રહેવાથી તેનો બધો જ ભાર ગૅલરીની બાજુમાંના કોલસા પર સ્થાનાન્તરિત થાય છે. આથી ગૅલરી પર ભારની કમાન રચાય છે. પરિણામે ગૅલરી ઉપર તથા અંદરના ભાગના ખડકો નીચા નમે છે અને ભૂમિસ્તર નમે છે. કમાનનું અંતર તથા તેની ઊંચાઈ તથા તેનો ભાર ગૅલરીની પહોળાઈ પર આધારિત હોય છે. ઉપરનો પ્રસ્તર ખડક જો આધાર વિનાનો ખડક (shale) હોય તો ગુંબજ આકારની સંરચના થાય છે. તેને આધાર મળે નહિ તો તે નમી જાય છે. આ ઘટના આકૃતિમાં સ્પષ્ટ રૂપે જોઈ શકાય છે.

ભારતમાં કોલસાની લગભગ બધી જ ખાણોમાં કોલસા પર જળકૃત ખડક હોય છે, જ્યારે ધાતુખનિજની ખાણોમાં ધાતુખનિજની ઉપરના ભાગમાં અગ્નિકૃત, જળકૃત કે વિકૃત ખડકો હોવાથી આ પ્રશ્ન ઉદભવવાની શક્યતા નહિવત્ રહે છે. ઉપરની આકૃતિમાંથી એ પણ પ્રતીત થાય છે કે કોલસાની ખાણોમાં ઉપરના સ્તરનો બધો જ ભાર કોલસાના આધારસ્તંભો (abutments) પર આવે છે.

(ii) સ્તરનું યંત્રશાસ્ત્ર(strata mechanics) અને ભૂમિપ્રચલન : કોલસા પરના પ્રસ્તરખડકોના અવતલનથી પ્રસ્તરખડકો વળવા માંડે છે અને તાણક્ષમ ભાર(tensile strength)ને લીધે તૂટવા માંડે છે. ધાતુખનિજોની ખાણોમાં ઘટ્ટ ખડકોનું અવતલન સંપીડન(compression)ને કારણે ઉત્પન્ન થતી સ્તરની તિરાડને લીધે થાય છે. સૌપ્રથમ સપાટી ઉપર તિરાડો પડે છે અને તેની લંબ દિશામાં અવતલન થાય છે. બોર્ડ અને પિલરની પદ્ધતિ અનુસાર કોલસાની ખાણોમાં વિવિધ દિશાઓમાં સાંકડા માર્ગો રચવામાં આવે છે ત્યારે છતના દબાણની પરિસ્થિતિ જટિલ બને છે અને વિવિધ દિશાઓમાં તિરાડો પડવાથી ભોંયતળિયે જે ખડકો હોય છે તેના પર ભારણ કે બોજ વધે છે. બાજુમાંથી થતા ભાર તથા દબાણને કારણે ભોંયનો ભાગ ઊંચો થાય છે. આવા સંજોગોમાં નાના કદવાળા (fine-grained) ખડકોનું જલદીથી વિભાજન થાય છે. ખાણક્ષેત્રના ખડકોના વિવિધ ભાગોમાં કણો, તેમની વચ્ચેનું સંશ્લેષિત દ્રવ્ય (cementing material) તથા છિદ્રો વગેરેનાં સંકેન્દ્રણ (concentration) બાબત એકરૂપતા (uniformity) ન હોઈ તેમનાં દબાણ(load)મૂલ્યો તથા તેમની દિશાઓ અંગે વિવિધતા જોવા મળે છે. સૈદ્ધાંતિક ગણતરી પ્રમાણે કોલસાની ખાણમાં આ દબાણ પ્રત્યેક મીટરની ઊંડાઈએ 9.75 કિગ્રા. પ્રતિ ચો.સેમી. હોવું જોઈએ. ભૂસ્તરી સંચલન ધીમી પણ દીર્ઘકાલ સુધી સતત ચાલુ રહેતી પ્રક્રિયા છે. આથી ગણતરીથી મેળવેલ દબાણ-મૂલ્યો કરતાં ખાણમાં ખરેખર અસ્તિત્વમાં રહેલાં દબાણ-મૂલ્યો ઘણાં ઊંચાં હોય છે. સમાંતર દિશામાં આશરે 350 મીટરની ઊંડાઈએ આ દબાણ 7,300 કિગ્રા. પ્રતિ ચોસેમી. જેટલું નોંધાયેલ છે. વળી એક જ પ્રકારના ખડકની પ્રયોગશાળામાંની અને ખરેખર સ્વસ્થાનિક(in situ)ની ખાણમાંની પરિસ્થિતિમાં મોટો તફાવત માલૂમ પડે છે. રેતીખડક અને આરસપહાણ વધુ ઊંડાઈએ સુઘટ્યતા(plasticity)નો ગુણધર્મ દર્શાવે છે.

(iii) ખડક ઉપરનું સ્થૈતિક (static) દબાણ : ખાણના ખડકો ઉપર દબાણની વિવિધ અસર થાય છે. નીચેની સારણી 1 ઉપરથી તે સ્પષ્ટ જોઈ શકાય છે.

ગણિતીય રીતે સાબિત કરવામાં આવ્યું છે કે ગતિક (dynamic)

દબાણ સ્થૈતિક દબાણ કરતાં 1.5 ગણું હોય છે.

આ બધાં પરિબળોને ગણતરીમાં લઈને ખાણમાંથી ખનિજ કાઢવાની યોગ્ય પદ્ધતિ વિકસાવવામાં આવે છે.

સારણી 1

ખાણના ખડકો ઉપર દબાણની અસર

ખડકનો પ્રકાર	સરેરાશ જાડાઈ (કોલસાની જાડાઈને એકમ ગણીને)	વજન (કિગ્રા. પ્રતિ ઘ. મીટરમાં)
રેતીખડક	10	2400
શેલ	02	2500
કોલસો	01	1300

 (iv) સ્તરમાંના ખડકના ગુણધર્મો અને સામર્થ્ય : ખનન દરમિયાન ઉત્ખનન (excavation) ક્ષેત્રની આસપાસ પ્રવર્તતાં બળોનો અંદાજ મેળવવા સ્તરમાંના ખડકોના સામર્થ્યના અભ્યાસ માટેના મોભ (beam) નાના સિદ્ધાંતના તથા પ્રત્યાસ્થના (elasticity)-સિદ્ધાંતના નિયમો ગણતરીમાં લેવામાં આવે છે.

સામાન્ય રીતે ખનનસ્તરના ખડકોના સંપીડન-સામર્થ્ય (compressive strength) કરતાં તેમનું તનન-સામર્થ્ય (tensile strength) ઓછું હોય છે. આ ઉપરથી એવું નિરીક્ષણ કરવામાં આવેલ છે કે ખડકોનું તનન-સામર્થ્ય લઘુતમ, અપરૂપણ(shear)-સામર્થ્ય મધ્યમ અને સંપીડન-સામર્થ્ય મહત્તમ હોય છે. સાધારણ રીતે ખડકની પ્રકૃતિ અનુસાર સંપીડન-સામર્થ્ય કરતાં તનન-સામર્થ્ય 1/80થી 1/60મા ભાગ જેટલું હોય છે, જ્યારે તેની નમનક્ષમતા(bending capacity)નું સામર્થ્ય સંપીડન-સામર્થ્ય કરતાં 1/15 થી 1/20 જેટલું હોય છે.

કોલસાનું સંપીડન–સામર્થ્ય : ભારતના કોલસાનું સરેરાશ સંદલન-સામર્થ્ય (crushing strength) 2900થી 13000 કિગ્રા. પ્રતિ ચોસેમી. હોય છે. પ્રયોગશાળાના નમૂના કરતાં ખાણમાંના કોલસાનું સામર્થ્ય વધારે હોય છે. જોકે ખાણમાંનો કોલસો તેમાંના ભેજને કારણે પ્રયોગશાળાના કોલસા કરતાં નરમ હોય છે. સાથે સાથે ઊંડાઈ વધવાથી ખડકોની પ્રત્યાસ્થનામાં વિકૃતિ (deterioration) પેદા થાય છે; પરંતુ કોલસાની ર્દઢતા(rigidity)ને ઊંડાઈ સાથે ખાસ સંબંધ નથી. આમ છતાં પ્રયોગશાળાનાં પરિણામોનો ખાણમાં ખનનકાર્ય દરમિયાન છતના ટેકા માટે રહેવા દીધેલ કોલસાના સ્તંભો માટે સીધેસીધો વિનિયોગ કરવામાં કાળજી લેવી જરૂરી છે.

ખનિજ–ઉત્પાદન સાથે સંકળાયેલાં વિવિધ પ્રતિબળો (stresses) : આ પ્રતિબળોનું વર્ગીકરણ નીચે પ્રમાણે કરી શકાય :

(અ) બોજ (load) પ્રતિબળો : (i) ઊર્ધ્વ ઘટક (vertical component); (ii) પાર્શ્વ ઘટક (lateral component); (આ) સહજ (inherent) પ્રતિબળો; (ઇ) અવશિષ્ટ (residual) પ્રતિબળો; (ઈ) પ્રેરિત (induced) પ્રતિબળો.

દરેક પ્રકારનાં પ્રતિબળોની નીચે પ્રમાણે વ્યાખ્યા આપી શકાય :

(i) ઊર્ધ્વ પ્રતિબળ : સૈદ્ધાંતિક રીતે ભૂમિ પરથી ખોદકામ સુધી વધતો બોજ.

(ii) પાર્શ્વ પ્રતિબળ : સરળ સંરચનાઓમાં આ પ્રતિબળ ઊર્ધ્વ પ્રતિબળ કરતાં ઓછું હોય છે, પરંતુ વિક્ષોભ પામેલ (disturbed) ભૂસ્તરીય સંરચનાઓમાં આ પ્રતિબળ ઊર્ધ્વ પ્રતિબળ કરતાં વધી જાય છે.

(આ) સહજ પ્રતિબળો : કુદરતી કારણોને લીધે અથવા ઉષ્માક્ષેપક પરિવર્તનને કારણે કોલસાની ગુણવત્તા(rank)માં થતા સુધારાને કારણે હોઈ શકે છે.

(ઇ) અવશિષ્ટ પ્રતિબળો : ખડકો ઉપર વારંવાર બોજ વધારવા અને ઠાલવવાની (loading and unloading) પ્રક્રિયાને કારણે તે ઉત્પન્ન થાય છે.

(ઈ) પ્રેરિત પ્રતિબળો : ખનિજ-ખોદકામથી ઊંડાઈ મુજબ વધતાં પ્રતિબળો.

અવતલન અને ખાણના આધારસ્તંભો : ખડકના યંત્રશાસ્ત્ર અને અવતલનના અભ્યાસ પાછળ ખનિજ માટે સલામતી અને આર્થિક ર્દષ્ટિએ યોગ્ય ખનનપદ્ધતિની પસંદગી તથા આધારસ્તંભોની યોજનાનો હેતુ છે.

(i) કુદરતી આધારસ્તંભો : શરૂઆતમાં ખનિજ-ઉત્પાદન માટેના સાંકડા રસ્તા લાંબા સમય સુધી કાર્યક્ષમ રહી શકે તેવી રીતે યોજના કરાય છે. આમ કરતાં ખુલ્લી થયેલ છત માટે યોગ્ય આધાર જરૂરી બને છે. જે ભાગ ઘુમ્મટ આકારનો કે લંબગોળ હોય અને તેની સીધી ધરી ભોંયતળિયે અડકતી હોય તેવા રસ્તા સ્વયંઆધારિત ગણાય છે. તેમને બીજા કૃત્રિમ આધારોની જરૂર પડતી નથી. વાસ્તવિક પરિસ્થિતિ વધુ જટિલ હોય છે, જેથી કૃત્રિમ આધારસ્તંભો જરૂરી બને છે.

(ii) છતના કૃત્રિમ આધારસ્તંભો : ખાણમાં કામ કરતા મજૂરોને ગમે તેટલું રક્ષણ અપાય છતાં તેનો આધાર ખાણમાં કામ ચાલતું હોય તેના ઉપરના ભાગમાં કેવા પ્રકારના ખડકો છે તેના પર રહેલો છે. મજબૂત ખડક હોય તો ઓછા આધારની જરૂર પડે; પરંતુ છતની ઊંચાઈનો આધાર કેટલા વિસ્તારને આવરી લેવાનો છે તેના પર રહેલો હોય છે. વધારે વિસ્તારને રક્ષણ આપવાનું હોય તો આધારસ્તંભોને વધારે વળાંક આપવો જરૂરી બને છે. છતને રક્ષણ આપતા થાંભલાની પરિસ્થિતિ ઉપર છતની મજબૂતાઈનો આધાર હોય છે. જો આધારસ્તંભો મજબૂત ન હોય તો તેમના કદમાં ઘટાડો થાય છે અને બાજુનો ખડક ખરી પડવાને કારણે તે નબળા પડે છે. આવા સંજોગોમાં છતનો ભાગ તેમજ બાજુ પરના આધારસ્તંભોને મજબૂત રાખવાનો મુખ્ય હેતુ ખાણિયાઓને સલામતી બક્ષવાનો, તેમને હવાઉજાસ પૂરતા પ્રમાણમાં મળી રહે અને ખનિજની તથા માણસોની હેરફેર જળવાઈ રહે તે હોય છે. ખાણમાં અકસ્માતનાં કારણોમાં સામાન્ય રીતે ભૂસંચલન મહત્વનો ભાગ ભજવે છે.

(iii) ભૂગર્ભીય આધારસ્તંભો : (અ) સપાટી પરના આધારો (face supports) : ભૂગર્ભમાં ઉપરના ભાગમાં લગભગ 9 મીટર સુધી લાકડાના ટુકડા, વળીઓ, ફાચર (wedge) વગેરે જેવા બિનકાયમી આધારસ્તંભો વપરાય છે. આથી છતને તૂટી પડતી કે સ્તરને અલગ થતાં અટકાવી શકાય છે અને ખાણિયાઓને રક્ષણ આપી શકાય છે.

ખાણોના રાષ્ટ્રીયકરણ પછી લાકડાના આધારને બદલે સ્ટીલના આધારસ્તંભો વધુ ને વધુ વપરાશમાં આવી રહ્યા છે. આ આધારસ્તંભો એવા ર્દઢ (rigid) ન હોવા જોઈએ કે જેથી છતનું વજન તેમની ઉપર આવતાં તે તૂટી પડે. તે થોડા નમીને છતને તૂટતી રોકી શકે અને આમ કરીને, નમતી છતમાં ઉત્પન્ન થયેલ પ્રતિબળો(stresses)નું શમન કરી શકે તેવા હોવા જરૂરી છે. ભારતમાં હાલમાં કેટલીક ખાણોમાં સલામત અંતરથી ખસેડી શકાય તેવી દ્રવચાલિત (hydraulic) આધારપ્રણાલી દાખલ કરવામાં આવી છે.

(આ) ગોફ–આધારો : કોલસાનું ખનનકાર્ય સંપૂર્ણ થયા બાદ ખાલી રહેલી જગાને ગોફ કહેવામાં આવે છે. આ ખાલી જગાને ઉપર વર્ણવેલ આધારસ્તંભોની યોજનાથી બચાવવી મુશ્કેલ છે. આમ છતાં રેલવે, અગ્નિક્ષેત્રો (fire-areas), જલાક્રાંત (water-logged) ક્ષેત્ર વગેરે સંરચનાઓને બચાવવી અત્યંત જરૂરી હોવાથી રેતી ભરવાની દ્રવચાલિત પ્રથા હાલ ભારતમાં ઝરિયા તથા રાણીગંજની કોલસાની ખાણોમાં પ્રચલિત છે. આ અતિશય ખર્ચાળ પદ્ધતિ છે. આમાં નદીમાંથી રેતી લાવવાથી માંડીને ખાણોમાં ભરવાની ક્રિયા યંત્રોથી જ ચાલે છે. આને લીધે અવતલન મહદ્અંશે નિયંત્રિત કરી શકાય છે તથા કોલસાની ખાણોમાં લાગતી આગના કારણરૂપ મિથેન વાયુને પણ રોકી શકાય છે.

કોલારની ખાણોમાં ખનિજ કાઢી લીધા પછી પેદા થયેલ ખાલી જગાઓમાં ગ્રૅનાઇટના મોટા ટુકડા ભરવાથી ખડકોના વિસ્ફોટ પર નિયંત્રણ લાવી શકાયું છે.

ખુલ્લી ખાણના ખનન(open pit mining)માં ઢાળનું સ્થાયિત્વ અને અવતલન : ખનિજ-ઉત્પાદનમાં ખુલ્લી ખાણની પ્રથાની વૃદ્ધિ થવાને કારણે ઢાળનું સ્થાયિત્વ ઘણું અગત્યનું બને છે. ભૂતકાળમાં પોચા ખડકો તથા કઠિન ખડકો માટે સલામતીના નિયમો યોજાય તે પહેલાં 67° (0.5 : 1) અથવા તેનાથી વધારે ઢોળાવ આપવામાં આવતો હતો. આના કારણે ઘણા અકસ્માતો થતા હતા તેમજ ખનિજ-ઉત્પાદનોમાં નુકસાન થતું હતું. ખાસ કરીને વર્ષાઋતુમાં ડુંગરાળ અને ભૂવિજ્ઞાનની ર્દષ્ટિએ વિક્ષોભિત પ્રદેશોમાં જમીન ધસી પડવાની ઘટના જાણીતી છે. હાલની પરિસ્થિતિમાં 45°(1:1)નો ઢાળ પ્રચલિત છે. જો યંત્રોની વપરાશને કારણે આ ઢાળમાં કોઈ ફેરફાર જરૂરી બને તો કાયદા અનુસાર ડિરેક્ટર-જનરલ ઑવ્ માઇન્સ, સેફ્ટી (ધનબાદ) પાસેથી પૂર્વમંજૂરી મેળવવી જરૂરી ગણાય છે. આવી પરિસ્થિતિમાં ઢળતા સ્તરોના મુકાબલે સપાટ સ્તરો વધુ સ્થાયી ગણાય છે.

વિવિધ ખડકોના સલામત ઢાળ નીચેની સારણી 2માં દર્શાવ્યા છે :

સારણી 2 : ખડકોના સલામત ઢાળ

ક્રમ	ખડકનું દ્રવ્ય	સલામત ઢાળ
1.	કાચા પથ્થરો (clay, shaleboulders), રેતીના ખડકના ટુકડા	45°(1:1)
2.	રેતી તથા ગ્રૅવલ	30°થી 35°(1.5 : 1) (1.7 : 1થી 2 : 1)

ખડક–વિસ્ફોટ : 1000 મીટરથી ઓછી ઊંડાઈ ધરાવતી ધાતુ-ખનિજોની ખાણોમાં ખડક-વિસ્ફોટ સામાન્ય રીતે ક્વચિત જ થાય છે. ખડક-વિસ્ફોટના ત્રણ પ્રકારો છે : (i) દાબવિસ્ફોટ (pressure bursts, bumps), (ii) પ્રઘાતવિસ્ફોટ (shock burst), (iii) વિસ્ફોટક (explosive) ખડકો.

ધાતુ-ખનિજોની ખાણોમાં ખડક-વિસ્ફોટ માટે ખાણની ઊંડાઈ, સ્તરોના પ્રકાર તથા દબાણ અગત્યનાં કારણો ગણાય છે. ખાણના તબક્કાવાર વિકાસની સાથે સાથે જો તેને આધારસ્તંભ આપવામાં આવે તો ઉપરના ભાગનું અવતલન તથા ખડકવિસ્ફોટ નિયંત્રિત કરી શકાય. આ પ્રકારના અકસ્માતો કોલારની સોનાની ખાણોમાં નોંધાયા છે; પરંતુ અડદિયા પથ્થરનાં જરૂરી આકારનાં મોટાં મોટાં ઢીમચાં મૂકવાથી આવા વિસ્ફોટ અટકાવી શકાય છે.

સાધારણ રીતે 300 મીટર તથા વધુ ઊંડાઈની ખાણોમાં વિસ્ફોટ નોંધાયા છે. રાણીગંજની કોલસાની ખાણોમાં ઓછી ઊંડાઈવાળા ભાગોમાં વિસ્ફોટ થાય છે. પરંતુ ગોફ વિસ્તારમાં રેતીના પુરાણથી આવા વિસ્ફોટ નિવારી શકાયા છે. એવી જ રીતે ઝરિયાની કોલસાની ખાણોમાં આધારસ્તંભો દૂર કરવાથી વાત-વિસ્ફોટ નોંધાયા છે. આ પ્રકારના વિસ્ફોટ પૂર્વસંકેત વિના જ થતા હોય છે. છતના ભાગમાં ખડકો તૂટવાથી જે વિસ્ફોટ થાય છે તેના કારણે વિસ્તૃત પ્રમાણમાં પ્રઘાતી તરંગો (shock waves) અનુભવાય છે. પરિણામે તે વિસ્તાર પથ્થર કે કોલસાના રજકણોથી આચ્છાદિત બની જાય છે. છત તૂટી પડવી, અવતલન, ખડક-વિસ્ફોટ તથા નિર્વાત-વિસ્ફોટને લીધે સર્જાયેલ જાણીતા અકસ્માતોમાં ભારતમાં શિવરાજપુરની ખાણ (1910), ચાંદાની કોલસાની ખાણ (1915), ચૅમ્પિયન સોનાની ખાણ (1952), ચીરીમિરી કોલસાની ખાણ (1968) તથા ટોપા કોલસાની ખાણો (1982) વગેરેને ગણાવી શકાય. પ્રત્યેક અકસ્માતમાં 10થી 20 જેટલી જાનહાનિ થયેલી નોંધાયેલ છે.

ખાણના કાયદા : ખાણના કાયદા અને તેને સંબંધિત નિયમો અનુસાર ભૂગર્ભીય ખાણોમાં નિર્વાત-વિસ્ફોટ તથા છત-અવતલન નિવારવા માટેનાં સાવચેતીનાં પગલાં રૂપે ટેકા આપવા જરૂરી છે. ખાણના કાયદામાં ખાણની ઊંડાઈ મુજબ આધાર માટેના ટેકાનાં કદ તથા આકાર, ખાણમાંના રસ્તાના આયોજન વગેરેની જોગવાઈ કરેલી છે. કાનૂની જોગવાઈ અનુસાર ખાણક્ષેત્રની સપાટી ઉપર આવેલી સંરચનાઓ પણ આધારસ્તંભોને દૂર કરતાં પહેલાં ખાલી કરવી પડે છે. કોલસાની ખાણોમાં ગોફના પોલાણમાં રેતી ભરવામાં આવે છે. આથી ખડક-વિસ્ફોટ તથા સપાટી પરની સંરચનાના અવતલન સામે સલામતી મળે છે અને કોલસાનું સંરક્ષણ (conservation) કરી શકાય છે.

સંશોધન અને વિકાસ : ભારતમાં માઇનિંગ, જિયૉલૉજિકલ ઍન્ડ મેટલર્જિકલ ઇન્સ્ટિટ્યૂટ ઑવ્ ઇન્ડિયા(M.G.M.I.)નું સંશોધન અવતલન અંગેનો સૌપ્રથમ વ્યવસ્થિત પ્રયત્ન ગણી શકાય. પ્રથમ અને દ્વિતીય સબ્સિડન્સ કમિટી(1913 અને 1927)નો હેવાલ અવતલન-ઇજનેરીમાં વિશ્વમાં થયેલ આ વિષય અંગેના અભ્યાસમાં ઘણો મહત્વનો ગણાય છે. હાલમાં આ વિષયમાં ધનબાદમાં આવેલ સેન્ટ્રલ માઇનિંગ રિસર્ચ સ્ટેશન (C.M.R.S.) અને ઇન્ડિયન સ્કૂલ ઑવ્ માઇન્સ ઘનિષ્ઠ સંશોધન કરે છે. ઇંગ્લૅન્ડમાં નૅશનલ કોલ બોર્ડ (N.C.B.) અવતલન-ઇજનેરી અંગેનાં સંશોધન માટે એક અલગ વિભાગ નિભાવે છે.

કોલારની સોનાની ખાણોમાં અતિ ઊંડાઈએ કરવામાં આવતા ખનન(ultra deep mining)માં થતા ખડક-વિસ્ફોટ અને ઉષ્મા-પ્રતિબળો (heat stresses) અંગેના પ્રશ્નોના અભ્યાસ માટે 1926માં ખાસ સમિતિની નિમણૂક કરવામાં આવી છે.

ઉપસંહાર : ખાણોમાં ચાલતી કામગીરીને લીધે અવતલન થાય છે. છત ઉપરના ખડકોની વર્તણૂકોનો અભ્યાસ થવાથી ખનિજ-ઉત્પાદન વધુ સલામત બન્યું છે તેમજ તેનું સંરક્ષણ તથા આર્થિક ર્દષ્ટિએ પોસાય તે મુજબ ખનિજ-ઉત્પાદન પણ કરી શકાય છે. કેટલાંય ખનિજોની પ્રાપ્તિ દુર્લભ બનતાં એક જમાનામાં ત્યજી દેવામાં આવેલ ખાણોનું પુનર્જીવન જરૂરી બન્યું છે. અવતલન અંગેનું આધુનિક જ્ઞાન આ દિશામાં ઘણું ઉપયોગી નીવડ્યું છે. ખાણની અંદરના જરૂરી ટેકા તથા માર્ગોના નિર્માણ માટેની વિગતો નક્કી કરવામાં તથા ખાણની બહારના સમગ્ર વિસ્તારમાં નગરો, ખનિજ ઉપરની વિવિધ ક્રિયાઓ માટેનાં જરૂરી સંયંત્રો (plants) , જળમાર્ગો, રેલવે-સાઇડિંગ વગેરે સુવિધાઓ ઊભી કરવાની ર્દષ્ટિએ સુસંકલિત આયોજન કરવા માટે અવતલન અંગેનું સંશોધન ઘણું ઉપયોગી છે. એક ખાણની સ્થાનિક પરિસ્થિતિ પડોશની બીજી ખાણની પરિસ્થિતિની સરખામણીમાં તદ્દન ભિન્ન હોવાની શક્યતા છે, જેને કારણે આ નિયમો બધાં જ ક્ષેત્રો માટે સમાનપણે લાગુ પાડી શકાય નહિ. આમ છતાં, કેટલાક સામાન્ય નિયમો તારવવામાં આવ્યા છે, જે અંગે સ્થાનિક પરિસ્થિતિ વિપરીત નિર્દેશો આપતી ન હોય તો જ સલામત ગણવામાં આવે છે.

ભારતની કોલસાની ખાણો માટે C.M.R.S. સંસ્થાએ નીચેનું અનુભવજન્ય (empirical) સૂત્ર ઉપજાવ્યું છે :

અહીં L = ખૂણો (angle of draw)

W/H = પહોળાઈ/ ઊંડાઈનો ગુણોત્તર.

સપાટ સંસ્તરો (seams) માટે આ ખૂણો 7°થી 27°નો હોય છે, જ્યારે વધુ ઢોળાવવાળા સંસ્તરો માટે તેનું મૂલ્ય 30°થી 40° જેટલું હોય છે. આ ખૂણાનું મૂલ્ય હંમેશાં ધન હોય છે. આનો અર્થ એ છે કે ભૂગર્ભમાં ખનન કરેલ ક્ષેત્રની સરખામણીમાં સપાટી પરનું બહોળું ક્ષેત્ર અસર પામે છે.

આ સંશોધન દ્વારા ભારતની વિવિધ ખાણોમાં અવતલન અને ખડક-વિસ્ફોટોને ઘણે અંશે નિયંત્રિત કરી શકાયાં છે.

કનૈયાલાલ બાલાશંકર ભટ્ટ

અનુ. સુભાષ દેસાઈ

જયંતિલાલ જટાશંકર ત્રિવેદી