بخشی از مقاله
چکیده
یکی از پارامترهاي اصلی در طراحی معادن به روش اتاق و پایه، طراحی صحیح ابعاد پایه می باشد به گونه اي که اهمیت طراحی صحیح و بهینه ابعاد پایه تا آنجاست که تقریبا اقتصادي بودن طرح، حفظ ایمنی کارگاهها و عملیات معدنکاري و بازیابی لنگه ها به این فاکتور بستگی دارد. از آنجا که در روش اتاق و پایه بخشی از ماده معدنی بعنوان لنگه جاگذاري می شود، هدف اصلی طراحی پایه براي هر معدن اتاق و پایه، طراحی پایه اي با حداقل ابعاد بوده به طوریکه ایمنی کارگاهها و پایداري اتاقها تامین گردد. هدف از این تحقیق، محاسبه و طراحی ابعاد بهینه پایه در روش استخراج اتاق و پایه براي لایه ذه معدن زغالسنگ پروده طبس می باشد. براي طراحی لنگه
و خصوصا محاسبه مقاومت لنگه ها روابط متعددي وجود دارد که در این تحقیق بدلیل عمومیت بیشتر روش بنیاوسکی، از این روش براي محاسبه مقاومت لنگه و طراحی لنگه براي لایه ذه
معدن زغالسنگ پروده طبس استفاده شده است. با توجه به طراحی انجام گرفته، طول لنگه ها، عرض لنگه ها و نسبت بهینه استخراج به ترتیب 35 فوت، 25 فوت و 63 درصد براي لایه ذه
طراحی شد که نسبت استخراج 63 درصد و کاهش سطح پایه ها به میزان 24/5 درصد نسبت به طراحی پیشین مؤید اقتصادي بودن طراحی می باشد.
واژه هاي کلیدي: طراحی پایه، روش استخراج اتاق و پایه، معدن زغالسنگ پروده طبس
-1 مقدمه
بطور کلی، لنگه یا پایه قسمتهایی از ماده معدنی می باشد که بنا به مقاصدي از جمله نگهداري، حفاظتی
æ کنترلی جاگذاري می شوند. جاگذاري بیش از اندازه ماده معدنی اقتصادي بودن طرح هاي معدنکاري را زیر سؤال برده و جاگذاري کم آن نیز مشکلات نگهداري را در پی خواهد داشت. لذا طراحی صحیح ابعاد پایه از این حیث حائز اهمیت است کهاولاً ایمنی و پایداري کارگاهها به مخاطره نیفتد وثانیاً بگونه اي باشد که ابعاد آن به جهت استخراج حداکثر ماده معدنی حداقل باشد. این موضوع در روشهاي استخراجی چون روش اتاق و پایه که لنگه ها وظیفه نگهداري سقف و کارگاهها را به عهده دارند از اهمیتی دو چندان برخوردار است. لذا به همین خاطر بکارگیري روش اتاق و پایه هنگامی بهینه
æ اقتصادي است که ابعاد پایه ها در حد امکان بهینه بوده و با توجه به حفظ فاکتور ایمنی مناسب
∗ دانشجوي دوره کارشناسی ارشد مهندسی معدن دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب
∗∗ دانشجوي دوره دکتري مهندسی معدن دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات: عپطحئطهع؟گطکxحلاکهطA
757
کارگاه استخراج، بتوان بهترین ضریب بازیابی را با توجه به پارامترهاي موجود بدست آورد. هدف از این تحقیق، محاسبه و طراحی ابعاد بهینه پایه در روش استخراج اتاق و پایه براي لایه ذه معدن زغالسنگ پروده طبس می باشداصولاً. براي طراحی لنگه سه پارامتر اصلی مورد نیاز می باشد:[1]
1. تنش وارد بر لنگه
2. مقاومت لنگه
3. فاکتور ایمنی
براي محاسبه و تعیین بار وارد بر لنگه راههاي مختلفی همچون تئوري سطح تأثیر ( هکطy Aطهصأتطط1 yطپکلا(1، خیز تیر، خیز پایه و ضریب توان باربري وجود دارد که در این تحقیق بدلیل ساده تر و کاربردي تر بودن تئوري سطح تأثیر از این روش براي تعیین تنش وارد بر لنگه ها استفاده شده است.
در مورد محاسبه مقاومت لنگه ها نیز تعدادي روابط وجود دارد که مهمترین آنها را بصورت زیر می توان برشمرد:
روش اوبرت و دوال (ئهأخ ف صطکتق)، هالند و گدي 22y)هن ف 2غهئئپد)، هالند 2)غهئئپد)، سالامون و مانرو(پطغأق ف غپعهئهح) وبنیاوسکی (طفکwهطغکط.(B
در بین روشهاي مذکور روشهاي سالامون و مانرو و بنیاوسکی کاربرد بیشتري داشته و در این تحقیق بدلیل عمومیت بیشتر روش بنیاوسکی، از روش مزبور استفاده شده است. در مورد طراحی لنگه هاي معدنی نیز روشهاي متعددي وجود دارد که بدلیل گام به گام بودن روش بنیاوسکی، می توان از این روش براي طراحی لنگه هاي معدنی و زغالی و طراحی هاي معادن جدید به روش اتاق و پایه استفاده کرد و در این تحقیق نیز طراحی لنگه براي لایه ذه معدن زغالسنگ پروده طبس توسط این روش انجام شده است. در ادامه ابتدا منطقه زغالی پروده و لایه ذه بطور خلاصه معرفی شده و به طراحی پایه براي این لایه به صورت دستی پرداخته شده است.
-2 کلیاتی در مورد منطقه زغالی پروده طبس و لایه C1
-1-2 جغرافیا و زمین شناسی منطقه پروده
پروده 1، یکی از مناطق پروده از حوضه زغالدار طبس می باشد که در قسمت شرقی ایران مرکزي، در جنوب غرب استان خراسان و حاشیه شمال غربی کویر لوت و در جنوب شرقی شهرستان طبس واقع شده است. این منطقه در محدوده طول جغرافیایی ′′تص ′خخ °خز تا ′′تخ ′ذز °خز شرقی و عرض جغرافیایی ′′نخ ′کز °لص تا ′′زذ ′لت °صص شمالی محدود می گردد. از شمال با دشت کاملا هموار کویري و از جنوب توسط ارتفاعات تریاس – ژوراسیک محصور شده است و ارتفاع آن از سطح خلیج فارس 800 – 1050 متر می باشد. سه ناحیه زغالی مجزا در حوضه طبس وجود دارد: پروده، نایبند و مزینو که لایه هاي زغالی نواحی پروده و نایبند از نوع کک شو و لایه زغالی نواحی مزینو از نوع آنتراسیت و حرارتی است .[2]
-2-2 توصیف لایه C1 منطقه پروده
حوزه زغالی منطقه پروده طبس داراي پنج لایه به نام هاي خ، ذه، له، ذB ولB می باشد که از این پنج لایه، لایه ذه داراي ضخامتی تقریبا یکسان با متوسط 1/8 متر در پلانی شرقی - غربی می باشد.
بخشی از لایه مزبور به روش اتاق و پایه استخراج خواهد شد بدین صورت که عملیات آماده سازي و
758
R σv ذ−ذ S p
حفر گالري هاي دسترسی توسط ماشین رودهدر(طک2هکلا2هپل) و به منظور حفر اتاق ها از ماشین هاي حفار پیوسته (طکغطق کأپأغطصغپه) استفاده شده است. لایه ذه به طور متوسط در 26 متري بالاي لایه لB قرار گرفته و در مقایسه با سایر لایه ها از ثبات و یکنواختی بیشتري برخوردار می باشد. ضخامت لایه همچون سایر لایه ها از غرب به شرق کاهش پیدا کرده ولی ضخامت قابل کار آن در کل ناحیه پروده حفظ شده است. ضخامت کل لایه مذکور بین 0/5 تا 2/2 متر در نوسان میباشد.
لایه ذه اگر چه در محدوده لایه اي است مرکب از 2 تا 4 شعبه زغالی ولی در منطقه پروده 2 از 1 تا 2
شعبه و در پروده 3 و شرقی عمدتا از یک شعبه زغالی تشکیل شده است. خاکستر آن نیز به طور قابل ملاحظه اي از غرب به شرق کاهش پیدا می کند .[2]
-3 طراحی پایه براي لایه C1 معدن زغالسنگ پروده طبس با استفاده از
روش بنیاوسکی
تئوري هاي متعددي براي محاسبه تنش متوسط وارد بر پایه ها وجود دارد که عبارتند از: تئوري سطح تاثیر، خیز تیر، خیز پایه و ضریب توان باربري. در این بررسی از تئوري سطح تاثیر که معروف ترین تئوري تخمین تنش متوسط پایه است، براي بدست آوردن ابعاد پایه ها استفاده شده است .[3] این تئوري بر اساس تعادل نیروهاي وارد بر پایه استوار است. طبق این تئوري پایه ها بار خود را در وسط با هم تقسیم می کنند. براي محاسبه ضریب بازیابی در روش استخراج اتاق و پایه، قبل از هر چیز باید سطح تاثیر محاسبه شود. طبق این تئوري، هر پایه می تواند تا فاصله نصف عرض راهروهاي مجاور خود را نگهداري نماید، به عبارت دیگر هر یک از پایه ها بار خود را در وسط با هم تقسیم می کنند .[4]
بنابراین سطحی که در برگیرنده خود پایه و نصف عرض راهروهاي مجاور پایه باشد، سطح تاثیر پایه خواهد بود. از آنجا که ضریب بازیابی، نسبت ماده استخراجی به کل ذخیره می باشد از رابطه زیر می توان ضریب بازیابی هر پایه را محاسبه نمود :[3]
(1) , At Am Ap Am R
At
که درآن R ضریب بازیابی، Am سطح استخراج شده (فوت مربع)، Ap سطح ستون برجا گذاشته (فوت
مربع) و At سطح تاثیر (فوت مربع) می باشد.
براي تحمل نیروهاي ناشی از وزن روباره نیز روابط زیر حاکم می باشند:
(2) σv ∑γi hi
(3) S p × Ap σv × At
(4)
که در روابط بالا، σv تنش عمودي و S p تنش متوسط وارد بر پایه می باشد. براي تعیین بار وارد بر لنگه، محاسبات بر مبناي مستطیلی شکل بودن پایه ها به جهت عمومیت بیشتر انجام پذیرفته است:
