پيش بيني توزيع خردشدگي انفجاردر معدن مس سونگون با توجه...

1386مهر 26 الي 24 -سومين كنفرانس مكانيك سنگ ايران ايران- تهران- بيرصنعتي اميرك دانشگاه

751

معدن درپيش بيني توزيع خردشدگي انفجارمس سونگون با توجه به خصوصيات

ژئومكانيكي توده سنگ ها ∗∗∗ ياشار پوررحيميان;∗∗ سيد هادي حسيني;∗سهراب غيبي

چكيدهخردايش به عنوان يكي از مهمترين نتايج انفجار، تاثير بسزايي بر هزينه هاي چالزني، انفجار،

خردايش سنگ به فاكتورهاي زيادي از جمله خصوصيات . شكني داردبارگيري، ترابري و سنگل و نوع ماده منفجره بستگي دارد لذا تعيين دقيق خصوصيات توده سنگ، پارامترهاي هندسي چا

معدن مس .ژئومكانيكي توده سنگ در عمليات آتشكاري از اهميت بسزايي برخوردار استاز لحاظ شرايط ژئومكانيكي بسيار پيچيده ان، رين معادن اي از بزرگتريكي بعنوان سونگون

مطالعه و شناخت كامل خصوصيات ژئومكانيكي توده سنگ هاي اين معدن بستر مناسب . باشد ميدر اين مقاله تاثير .سازد را جهت بهينه سازي فرآيند استخراج بويژه عمليات آتشكاري فراهم مي

ن بر خردايش حاصل از انفجار مورد خصوصيات ژئومكانيكي توده سنگ هاي معدن مس سونگو-Kuzو مدل اصالح شده Kuz-Ramبراي پيش بيني خرد شدگي از مدل . بررسي قرار گرفته است

Ramشده استفاده شده است كه شاخص قابليت انفجار اصالح (BI)به عنوان ب سنگ يو ضرج يانت. اند فته شده به كار گر هااي خصوصيات ژئومكانيكي توده سنگ ها در اين مدلهنماينده

ت يل استفاده از شاخص قابلي به دلKuz-Ram دهد، مدل اصالح شده يق نشان مين تحقيا .كند ي مينيش بي پKuz-Ram را بهتر از مدل در معدن سونگون ابعاديع خرد شدگيتوز) BI(انفجار

-Kuzمدل ،(BI)خصوصيات ژئومكانيكي، خردايش، شاخص قابليت انفجار : كليديواژه هاي

Ramانفجار، معدن مس سونگون ،

مقدمه -1و طبق كيلومتري شمال شرقي تبريز و در شهرستان ورزقان واقع گرديده120معدن مس سونگون در

ميليون تن ذخيره قابل استخراج در 388 اكتشافات انجام يافته با بيش از يك ميليارد تن ذخيره قطعي و تاكنون در مورد تاثيرماده و تـوده سـنگ بـر ].1[باشد مي ، يكي از بزرگترين معادن ايران ساله 31فاز ، ]2[پذيرفته است، كه از جمله آنها مي توان به انديس كـار بانـد ند انفجار مطالعات فراواني صورت فرآي

com.yahoo@Gheibie_Sohrab دانشجوي استخراج معدن، دانشكده مهندسي معدن، دانشگاه صنعتي سهند تبريز ∗ ي كارشناسي ارشد استخراج معدن، دانشكده مهندسي معدن و ژئوفيزيك، دانشگاه صنعتي شاهروددانشجو ∗∗ ir.ac.sut@pourrahimian.عضو هيات علمي دانشكده مهندسي معدن، دانشگاه صنعتي سهند تبريز ∗∗∗


752

بررسـي . اشاره نمود ]5[ و التام ]4[يلي ل و انديسهاي قابليت آتشكاري ]3[ مدل كازنتسف فاكتور سنگ ورد نظـر در تمـامي ، به وضوح نشان مي دهد كه خصوصيات ژئومكـانيكي مـ ]6[مطالعات انجام گرفته

عموماً شامل دو بخش عمده، پارامترهاي مربوط به ماده سنگ و پارامترهـاي مربـوط مطالعات گذشته ل فوق با درجـه اهميـت هـاي هر يك از دسته عوام . مي باشند به ناپيوستگي هاي ساختاري توده سنگ

در ايـن مقالـه تـاثير پارامترهـاي مربـوط بـه . ري را تحت تـأثير قـرار مـي دهنـد كانتايج آتش متفاوت، ون ناپيوستگي هاي ساختاري توده سنگ روي توزيع خردايش حاصل از انفجار در معدن مـس سـونگ

خردايش سنگ توسط انفجار تاثير بـسزايي بـر هزينـه هـاي چـالزني، . مورد بررسي قرار گرفته است خـردايش سـنگ بـه فاكتورهـاي زيـادي از جملـه ].8[ري و سـنگ شـكني دارد انفجار، بـارگيري، ترابـ

]7[ ، ]3[و نـوع مـاده منفجـره ]7[، ]3[ پارامترهاي هندسي چال ]7[،]5[، ]4[،]3[خصوصيات توده سنگ -كازنتسف، كـاز دنيس و گاما، در حال حاضر مدل هاي رياضي متعددي مانند، الرسون، . بستگي دارد

تحقيقـات . وجود دارند كـه مـورد اسـتفاده قـرار مـي گيرنـد ]10[ رام -شده كاز و مدل اصالح ]9[رام رام اصالح شده به علت به كار بردن - نشان مي دهد مدل تجربي كوز]12[،]11[صورت گرفته در ايران

. كارايي بهتري دارد،پارامتر موثر بيشتر، بخصوص خصوصيات ژئومكانيكي

Kuz-Ramمدل خردايش -2 . بنا شده اسـت Rosin-Rammlerو ] 3 [ Kuznetsovبر اساس دو معادله ] Kuz-Ram ]9 مدل تجربي

در اين مدل پارامترهايي چون خصوصيات ناپيوستگي ها، جنس سنگ، خرج ويژه، نوع مـواد منفجـره، فاصـله رديفـي و قدرت نسبي مواد منفجره، قطر چال، طول انسداد، طول خرج، ارتفاع پله، انحراف چال

].7[نظر قرار گرفته است مدچالها،

Kuznetsov معادله -3

)1( 30/196/1

8.0

0

115

−

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛= anfo

ee

m

SQ

QVAX

كـه بـه ضـريب سـنگ A ، يعبـور % 50معـادل ) cm( متوسط ابعاد قطعـات خـرد شـده Xm در آن كه

ه جـرم مـاد m³( ،Qe( حجـم سـنگ V0، ديـ آ يبدست م ) 1( دارد و از جدول يساختار توده سنگ بستگ . مي باشندSanfo= 115و ) Kg ( هر چالي برامنفجره مصرفي

Rosin-Rammlerمعادله -3-1 ]:9 [ خردايش بكار مي رودابعادتوزيع اين معادله براي پيش بيني

)3( n

XcX

m eR⎟⎠⎞

⎜⎝⎛−

−= 1

كـه ي معادل دهانه سرند )cm (اندازه مشخصه سرند Xc نسبت ماده عبوري از سرند، Rmكه در آن . شاخص يكنواختي مي باشندn و (cm) سايز سرند X، كننديمواد از آن عبور م% 63,2


753

: لذا اگر. كندي مينيش بيرا پ) يعبور% 50(نكه معادله كازنتسف مقدار ابعاد متوسط يبا توجه به ا

:ر در آوردين رملر را به شكل زي از معادله كازنتسف و رزيبي توان تركيپس م

) 5( n

XX

mmeR⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛−

−=693.0

1 شـاخص .دن بايـد مـشخص باشـ Xm و n هـاي پـارامتر Rosin-Rammler براي رسـم منحنـي معادلـه

نشان دهنده ميزان يكنواختي توزيع ابعاد قطعات خرد شده مي باشد كه مي توان از رابطـه nيكنواختي :محاسبه نمود) 6(

)6( ⎟⎠⎞

⎜⎝⎛

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −

+⎟⎟⎟⎟

⎠

⎞

⎜⎜⎜⎜

⎝

⎛ +⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −⎟⎠⎞

⎜⎝⎛ −=

HL

LCCLBCLabsB

S

BW

DBn

1.0

5.0

1.02

11142.2

طـول m( ،L( انحراف چـال W، )mm( قطرچال D، )m( فاصله رديفي چال ها S، )m( بارسنگ Bكه در آن قـدر absو ) m( خـرج ميـاني ل طـو CCL، )m( طول خرج تحتـاني BCL، )m( ارتفاع پله H، )m(كلي خرج

. مطلق مي باشند ]3[مقادير ضريب سنگ با توجه به خصوصيات توده سنگ): 1 (جدول

ضريب سنگ توده سنگوضعيت ساختاري 3 سنگ خيلي نرم

5 سنگ نرم 7 سنگ متوسط

10 سنگ سخت و درزه دار 12 سنگ سخت و همگن

اصالح شده Kuz-Ramمدل خردايش -3-2 بـه تـوان يب سـنگ را نمـ ي ضـر ، توده سـنگ حي صح ي و طبقه بند عوامل شناخت يدگيچيبا توجه به پ

س ي بـا اصـالح انـد نگهـام ي لذا كان .د كر نيي تع )1( ارائه شده درجدول يفيف ك يك توص ي با قيصورت دق كـه ]10[نمـود ارائـه بـصورت تـابعي از شـاخص قابليـت انفجـار ضريب سـنگ را Lillyت انفجار يقابل .]4[د كر تعيين )2( جدولا استفاده ازو ب) 7(براساس رابطه آن را توانيم

)7( )(06.0 HFRDIJPAJPSRMDA ++++=

)4( n

mcm

XXRXX 1

)693.0(5.0 =⇒=⇒=


754

]4[ اصالح شده(A)ي ضريب سنگ پارامترها): 2(جدول امتياز پارامترهاي ژئومكانيكي امتياز پارامترهاي ژئومكانيكي

JPA زاويه صفحه ناپيوستگي RMD شرح توده سنگ 20 شيب به طرف بيرون سينه كار 10 )خردشده(پودري 30 امتداد عمود بر سينه كار 20 بلوكي

40 شيب به طرف داخل شينه كار 50 توده اي RDI تاثير چگالي سنگ JPS صله ناپيوستگيفاm 0,1 < 10 RD: 25 )متر مكعب (چگالي سنگ*RD-50

0.1 m – 1m 20 فاكتور سختي HF 1m> 50 E: گيگا پاسكال50 <مدول يانگ E/3

UCS : مقاومت فشاري تك محوره سنگ)MPa( E: گيگا پاسكال50 >مدول يانگ UCS/5

روش تحقيق -4 هـاي مـدل ي بـرا ي مـورد سـينه كـار قبـل از آتـشكار 10توده سنگ هـا بـراي ري پارامتر هاي ساختا

مختلف معدن سونگون برداشت شده و مقادير مـدول يدر قسمت ها اصالح شده رام -كاز رام و -كاز درآزمايشگاه بدست آمده است زي ن االستيسيته، مقاومت فشاري تك محوري سنگ و دانسيته سنگ بكر

هـر يب سـنگ بـرا ير ضرا يمقاد، در ادامه . آورده شده است )3( انجام شده در جدول يهاج كار ينتاكه ده يـ ن گرد يـي تع )1(و جـدول )7(با استفاده از رابطه رام اصالح شده -رام و كاز - كاز يكدام از مدل ها

بـه بـا توجـه مـورد مطالعـه يگ هـا ن توده سـ يبرا Xmر ي سپس با استفاده از مدل كازنتسف، مقاد .اند . محاسبه شده اند)4جدول ( چالب سنگ و هندسهياضر

است، انديس (BCL) و ديناميت خرج تحتاني (CCL)با توجه به اينكه در معدن سونگون آنفو خرج مياني ابعـاد كلـي قطعـات حاصـل از عيـ توز نهايتاً. محاسبه گرديده است چاليكنواختي با استفاده از هندسه

رام اصـالح شـده -رام و كـاز - كـاز ي هـا مـدل يبـرا ) 5(در رابطـه Xm و n انفجار با جايگذاري مقادير توزيع واقعي خردشدگي حاصل از انفجار هـا بـا اسـتفاده از روش آنـاليز تـصويري . محاسبه شده اند يك مورد از نتايج واقعي حاصل از آناليز تصويري با . بدست آمده است size 2 Goldتوسط نرم افزار

.ارائه شده است) 5( رام اصالح شده در جدول -رام و كاز-نتايج حاصل از مدل هاي كاز

نتيجه -5 رام اصـالح -با توجه به اينكه نتايج آناليز تصويري معرف نتايج واقعي اسـت، و نتـايج حاصـل از كـاز

رام -شده به نتايج آناليز تصويري نزديكي خوبي دارد، مي توان بـه ايـن نتيجـه رسـيد كـه، مـدل كـاز رام پيش بيني مـي -ايش حاصل از انفجار در معدن سونگون را بهتر از مدل كاز اصالح شده ابعاد خرد

قـادر بـه توصـيف (BI)رام اصـالح شـده بنـا بـه بكـار گيـري انـديس قابليـت انفجـار –مـدل كـاز . كند از پارامترهاي بيشتري جهت BIاين بدين جهت است كه، . خصوصيات ژئومكانيكي توده سنگ مي باشد

رام، وارد -براي مدل كـاز ) 1(در حالي كه ضريب سنگ ارائه شده در جدول . مي كند طبقه بندي استفاده آنچنانكـه . جزئيات توده سنگ نشده و نمي تواند نمودي كمي از واقعيـت تـوده سـنگ را نمايـان سـازد

.رام اصالح شده ابعاد خردايش را كمتر از واقعيت پيش بيني مي كند-نشان مي دهد، مدل كاز) 5(جدول


755

رام اصالح شده - سينه كارهاي بررسي شده امتيازها براي كاز مشخصات ژئومكانيكي):3(جدول رام-كاز رام اصالح شده-كاز

No RMD JPS JPA RDI E UCS BI ضريبA Mo-1 ▲ cm 35- 20 * 4/2 9 74 7 83 - 3 10 25 20 25 امتياز

Di-1 ▲ cm 40- 25 * 7/2 12,5 90 10 91,67 - 4,17 5/17 25 20 25 امتياز

Mo-2 ▲ cm 55- 25 * 45/2 9 74 7 89,25 - 3 25/11 25 20 30 امتياز

Di-2 ▲ cm 40- 30 * 78/2 12,5 90 10 93,67 - 4,17 5/19 25 20 25 امتياز

Di-3 ▲ cm 25- 15 * 71/2 12,5 90 - 4,17 5/17 25 20 25 امتياز

91,67 10

Mo-3 ▲ cm 25- 10 * 5/2 9 74 - 3 25/12 25 20 25 امتياز

85,25 7

Di-4 ▲ cm 25- 15 * 42/2 11 76 - 3,7 10 25 20 25 امتياز

83,7 8

Di-5 ▲ cm 15- 10 * 55/2 11 76 - 3,7 5/13 25 15 25 امتياز

82,2 8

Mo-4 ▲ cm 15- 10 * 5/2 9 74 7 80,25 - 3 25/12 25 15 25 امتياز

Mo-5 ▲ 20 - 35 cm * 2/5 9 74 7 90,25 - 3 12/25 25 25 25 امتياز

امتداد عمومأ عمود بر جبهه كار و گاهي شيب به سمت خارج جبهه كار *بلوكي خرد شده، ▲Mo : سينه كار از جنس مونزونيت وDi : سينه كار از جنس ديوريت

پارامترهاي هندسي چال ها در معدن سونگون):4(جدول4 Stemming (m) 0,4 BCL (m) 0,5 W (m) 4,5 B (m)

1 Sub drilling (m) 9,1 CCL (m) 9,5 L (m) 5,5 S (m)

134 Qe (kg) 400-350 q(gr/m³) 12,5 H (m) 6 D (in)

رام اصالح شده و آناليز تصويري- رام، كاز-ابعاد خردشدگي با استفاده از كاز): 5(جدولسايت X30 Xm X80 ده شدهمدل هاي استفا آتشكاري

cm 38 cm 72,5 cm 23 رام-كاز cm 27cm 52 cm MO-1 16 رام اصالح شده-كاز

18cm 31 cm 58cm آناليز تصويري.قطعات از آن عبور مي كنند% 80و % 50، %30به ترتيب اندازه دهانه اي از سرند كه : X80 ,Xm ,X30


756

تقدير و تشكر -6جانبه معدن مس سونگون انجام گرفته و لذا نهايت سپاسگزاري خود را اين تحقيق با همكاري همه همچنين از آقايان دكتر حميد . واحدهاي مختلف معدن ابراز مي داريم و نسبت به مديريت محترم

عظمي، آقايان جعفر كرباسي و هادي رضايي، مهندس رسولآقابابايي، دكتر حسن موميوند، مهندس و امتنان را مي نماييمحميد محمدزاده كمال تشكر

مراجع -7 .1383گزارش ماهانه واحد اكتشافات معدن مس سونگون ، تيرماه] 1[

[2] Bond FC. Whittney BB., "The work index in blasting", Quarterly of the Colorado school of mines. 54(3). Pp.77-82.1959. [3] Kuznetsov VM., "The mean diameter of the fragment formed by blasting rock". Soviet Mining Sci., 9(2). Pp.144-148., 1973. [4] Lilly PA."An empirical method of assessing rock mass blastability". Davidson editor. Proc. Large open pit mining conference. AusIMM. Victoria, pp.89-92., 1986. [5] Latham J.P, Ping L. "Development of an assessment system for the blastability of rock masses.", In. J. Rock Mech. & Min. Sci. 36, pp.41-55.,1999. [6] Singh, B., & Goel, R. K., "Rock mass classification-A practical approach in civil engineering". Elsevier, pp.108-119.,1999. [7] S. Bhandari,”Engineering Rock Blasting Operations”, A. A. Balkema, Rotterdam, 1997. [8] A.S. Mackenzie," Cost of explosives —do you evaluate it properly?”, Mining Congress Journal 52 (5),32 –41.,1968. [9] C.V.B. Cunningham," The Kuz-Ram model for prediction of fragmentation from blasting”, Proc. 1st Int. Rock Fragmentation by Blasting Symp, Lulea, Sweden,pp. 439 –454.,1983. [10] C.V.B. Cunningham," Fragmentation estimations and the Kuz-Ram model” In: Proceedings of the Second Int. Symposium on Rock Fragmentation by Blasting, Colorado, USA, 475 – 487., 1987.

اصانلو مرتضي ، امينه بخشنده حسن ، طبقه بندي مدل هاي رياضي جهت پيش بيني ابعاد سنگ هاي خرد شده، مجله ] 11[ .78معادن و فلزات، پاييز

زيع خردشدگي سنگ ها در اثر انفجار در معدن سنگ آهن سنگان، دومين عطايي محمد ، زياري نادر ، بررسي تو] 12[ .169، ص 1384كنفرانس روباز ايران،كرمان،

پيش بيني توزيع خردشدگي انفجاردر معدن مس سونگون با توجه...

Documents