وبلاگ

امروزه عملیات انفجار در توده­سنگ­های سخت امری اجتناب­ناپذیر در بسیاری از پروژه­ های معدنی و عمرانی محسوب می­ شود و در صورت عدم دقت در طراحی آن می ­تواند خسارات جانی و مالی زیادی را به تمامی پروژه­ های عمرانی یا معدنی وارد آورد.
نتیجه یک عملیات آتشباری به پارامترهای متعددی مانند خصوصیات مکانیکی­سنگ توده‌سنگ ( مقاومت فشاری تک محوری و سه محوری، مقاومت برشی، مقاومت کششی و مدول ارتجاعی توده سنگ و…)، خصوصیات دینامیکی سنگ، میزان و نوع ناپیوستگی‌ها، مشخصات الگوی انفجار ( قطر چال، طول چال، ضخامت بار سنگ، فاصله ردیفی چال‌ها، ارتفاع گل‌گذاری، طول اضافه حفاری و …)، نوع مواد منفجره، نحوه خرج‌گذاری، ترتیب انفجار چال‌ها، میزان تاخیرها و … بستگی دارد. در ابتدا بایستی مفهوم قابلیت انفجار بیان گردد. هنگامی که در دو توده­سنگ مختلف با هندسه انفجار و انرژی ماده منفجره­ی مشابه ، انفجار صورت می­گیرد، درجه­های مختلفی از خردایش در آنها ملاحظه می­ شود. علت این است که توده­سنگ­ها بطور ذاتی مقاومت متفاوتی در برابر خرد شدن بوسیله انفجار دارند. این خاصیت را قابلیت انفجار می­نامند. این مشخصه به نظر می­رسد که نوعی خاصیت ذاتی سنگ، مانند سختی است و فاکتورهای زیادی بر روی آن تاثیر می­گذارند. پارامترهای موثر بر قابلیت انفجار به سه گروه کلی (1) خصوصیات ماده­سنگ (2) خصوصیات توده­سنگ (3) مشخصات طراحی تقسیم شده ­اند.
خواص فیزیکی و ژئومکانیکی توده­سنگ، از مهمترین پارامترهای موثر درطراحی الگوی حفاری و آتشباری هستند. این پارامترها را می­توان در دو گروه جای داد؛ گروه اول شامل خواص ماده­سنگ نظیر مقاومت، سختی، مدول الاستیسیته، چگالی سنگ و غیره. این پارامترها به ساخت ماده­سنگ، پیوستگی درونی و ترکیب و توزیع کانی­های تشکیل­دهنده سنگ بستگی دارند. گروه دوم شامل ساختار ناپیوستگی­ها مانند جهت­داری، فاصله­داری و تداوم ناپیوستگی­ها و غیره می­ شود.
قابلیت انفجار رابطه مستقیمی با خردایش و نتایج حاصل از آتشباری دارد، بطوری که با داشتن قابلیت انفجار می­توان آتشباری در معادن و در نتیجه خردایش مطلوب را طراحی نمود. برای محاسبه قابلیت انفجار روابط زیادی ارائه شده ­اند که اساس و اعتبارسنجی آنها با بهره گرفتن از داده ­های واقعی آتشباری انجام گرفته است. در صورتی که داده ­های واقعی آتشباری در دسترس نباشد و یا معدن در مرحله­

 طراحی اولیه قرار داشته باشد بایستی از روابطی که بطور غیرمستقیم قابلیت انفجار را محاسبه می­ کنند، استفاده کرد. از جمله مهمترین این روابط میتوان به روابط کوز-رام و رابطه سوئبرک اشاره نمود.

1-2-      پیشینه تحقیق
روش­های مختلفی برای ارزیابی قابلیت انفجار سنگ­ها با بهره گرفتن از طبقه ­بندی مهندسی سنگ­ها صورت گرفته است. مطالعات و تحقیقات جدی در مورد ارائه روش از سال 1954 انجام شد. در این زمینه می­توان به روش فرانکل[3] اشاره نمود[1]، روش اخیر به دلیل تاثیر پارامترهای قابل کنترل طراحی نظیر عمق چال، ارتفاع خرج، قطر خرج و غیره و لحاظ نکردن پارامترهای توده­سنگ، دارای دقت پایینی است. در سال 1954 هینو[4] پیشنهاد کرد که قابلیت انفجار (که آن را ضریب انفجار نامید) با نسبت مقاومت فشاری به مقاومت کششی توده­سنگ برابر است[1]. این روش نیز به دلیل لحاظ کردن پارامترهای اندک و در نظر نگرفتن پارامترهای مربوط به توده­سنگ از دقت پایینی برخوردار است. پس از آن مطالعات زیادی نظیر افرادی مانند هینین و دیماک[5] درسال 1976، آشبی[6] در سال 1977  و بورکوئیز[7] در سال 1981 انجام گرفت[1]، که این مطالعات نیز به دلیل لحاظ کردن پارامترهای اندکی از خصوصیات سنگ و توده­سنگ از قابلیت اطمینان بالایی برخوردار نبودند. در سال 1982 راکشیف[8] قابلیت انفجار، مقاومت شکست در برابر انفجار، را تابعی از چگالی سنگ، سرعت موج طولی ضریب پواسون، مدول الاستیک، مقاومت فشاری و مقاومت کششی توده­سنگ، متوسط واحد ساختار طبیعی و ضریبی به نمایندگی از خصوصیات و درجه بازشدگی درزه بیان کرد و با تاثیر دادن آنها روش­های قبلی را تکمیل کرد[1]. پس از آن در سال 1986 توسط لیلی[9] اندیس قابلیت انفجار معرفی شد که پرکاربردترین روش موجود هست[2]. ولی این روش بسیار کلی و دارای معایب زیادی است. برای رهایی از این مشکل، لو و لاتهام[10] در سال 1998 شاخص قابلیت انفجار را معرفی کردند، که نسبت به سایر روش­ها تعداد پارامترهای بیشتری در آن در نظر گرفته شده و دقیق­تر هست[3]. جیانگ هان وهمکاران در سال 2000 از روش شبکه عصبی جهت طبقه­بندی قابلیت انفجار توده سنگ استفاده کردند. این روش به دلیل داشتن دقت پایین مورد اعتماد نیست[3]. در سال 2006 مومیوند با یافتن عامل جدید موثر بر قابلیت انفجار سنگ­ها به نام اندازه دهانه ناپیوستگی­ها، روش جدیدی تحت عنوان شاخص خردایش سنگ ارائه داد[4]. به دلیل استفاده از مرزهای تیز بین رتبه دو کلاس مجاور، همپوشانی در مرزهای کلاس­های طبقه ­بندی­های ارائه شده، عدم قطعیت ذهنی به داده ­هایی که نزدیک به مرز جدایی دو کلاس و زیاد بودن دامنه امتیازهای کلاس­های طبقه ­بندی­های ارائه شده در روش ارائه شده توسط لاتهام و همچنین مومیوند، دشتکی و یار احمدی در سال 2005 یک طبقه ­بندی جدید بر اساس BRMR را به منظور تعیین قابلیت انفجار توده­سنگ‌ها و میزان خردایش آن‌ ها ارائه نمودند. در این طبقه ­بندی‌، علاوه بر عواملی که در طبقه ­بندی RMR قید شده است‌، عواملی که در طبقه ­بندی پیشنهادی لو و لاتهام ذکر گردیده است‌، گنجانده شده است[5].عظیمی و اصانلو در سال 2010 روشی را مبتنی بر فازی سازی روش ارائه شده توسط لاتهام ارائه کردند[6] که به دلیل عدم قطعیت روش منطق فازی مورد اعتماد نیست. یاراحمدی و همكاران سال 2014 در یک طرح تحقیقاتی ضمن طبقه بندی قابلیت انفجار بلوك ایران مركزی ویژگی های دینامیكی توده سنگ مثل سرعت موج طولی را در محاسبه دانه بندی خردایش ناشی از انفجار و محاسبه خرج ویژه دخیل نمودند.
1-3-     هدف تحقیق
تعیین قابلیت انفجار در فضاهای زیرزمینی بخصوص در روش­های استخراج تخریبی از مهمترین پارامترهای تعیین­كننده قابلیت تخریب در این روش­ها است. در این تحقیق به منظور تعیین قابلیت تخریب بروش طبقات فرعی در معدن سنگ آهن زیر زمینی 12 سه چاهون می­بایست قابلیت انفجار مورد بررسی قرار می­گرفت. از طرفی اغلب تحقیقات و تجربیات ثبت شده در خصوص قابلیت انفجار، در معادن سطحی بوده است و لذا در اینجا بر اساس داده های ژئومكانیكی معدن 11 سه چاهون به عنوان نزدیك­ترین معدن به معدن 12 سه چاهون قابلیت انفجار بروش كوزـ رام و سوئبرک مورد محاسبه قرار می­گیرد.
1-4-     ساختار تحقیق
در فصل دوم این تحقیق قابلیت انفجار مورد بررسی قرار می­گیرد كه شامل پارامترهای موثر از سیستم توده­سنگ، سیستم انفجار و شرایط انفجار است. در فصل سوم روش­های تخریبی بخصوص روش تخریب طبقات فرعی مورد بحث قرار می­گیرند. در فصل چهارم نحوه­ تخمین خردایش معرفی شده و سپس در فصل پنجم معدن مورد مطالعه معرفی و قابلیت انفجار آن محاسبه می­ شود.