بخشی از مقاله
چکیده
خصوصیات فیزیکی و ژئومکانیکی توده های سنگی به طور مستقیم بر فرآیند آتشباری ازطراحی شبکه آتشباری تا میزان خردایش سنگ موثر است لذا راندمان چالزنی و آتشباری همواره تابع خصوصیات توده سنگ می باشد سیستم درزه ها و به طور کلی ناپیوستگی ها به عنوان فاکتورهای مهم، اثرات بسیار بارزی بر ویژگی های ژئومکانیکی و دینامیکی توده سنگ ها داشته و نتایج آتشباری را به طور مستقیم تحت الشعاع قرار می دهند
از آنجائیکه سیستم درزه ها به طور جدی بر میزان خردایش توده سنگ اثر دارند و نظر به اینکه بررسی میزان خردشدگی ناشی از انفجار بلوک های سنگی یکی از روش های موثر در رسیدن به پارامترهای بهینه فنی و اقتصادی است با مطالعه سیستم درزه های معادن روباز و شناخت تاثیرات بالقوه آنها می توان به یک آتشباری بهینه دست یافت. در مقاله حاضر تاثیر درزه ها بر عملیات چالزنی و آتشباری از نظر گذشته و در پایان بررسی اجمالی یک پروژه معدنی تحت شرایط درزه داری ارائه شده است.
-1 مقدمه
ساختارهای سنگی عموما به صورت ناهمگن و غیر ایزوتوپ بوده و قسمتهای هموژن، حجم کمی از سنگ را تشکیل می دهند. درزه ها به عنوان مهمترین عوامل ساختاری توده سنگ ها نقش بسیار مهمی در کنترل رفتارهای سنگ در مواجهه با تنشهای القایی دارند تا آنجا که رفتار مکانیکی توده سنگ با فاصله داری کم و متوسط، بیشتر تابع رفتار درزه هاست تا رفتار سنگ بکر. از آنجائیکه آتشباری و انفجار به عنوان یک عامل دینامیکی به سنگ تحمیل میگردد، لذا سیستم درزه های موجود در سنگ به عنوان یک فاکتور مهم، رفتار سنگ را در واکنش به تنش های دینامیکی ناشی از انفجار کنترل می کند.
خصوصیات محلی درزه های یک منطقه از جمله تعداد دسته درزه ها، فاصله داری، جهت شیب و امتداد، زبری سطح درزه ها، هوازدگی و مواد پرکننده درزه و ... اثرات تعیین کننده ای بر کیفیت آتشباری و میزان راندمان آن خواهند داشت تا آنجا که به اعتقاد متخصصان آتشباری ناپیوستگیهای سنگ بیش از خصوصیات مواد منفجره و ژئومتری انفجار بر نتایج آتشباری موثرند. به طور کلی سیستم درزه ها با تاثیر بر فرآیند چالزنی و راندمان آن و نیز اثر گذاری بر نتایج انفجار و خردایش، نتایج کلی سیکل آتشباری را تحت الشعاع قرار می دهد.
-2 تاثیر سیستم درزه ها بر فرآیند چالزنی و راندمان آن
از آنجائیکه چالزنی در معادن روباز یکی از پرهزینه ترین و وقت گیر ترین مراحل استخراج می باشد، انجام چالزنی صحیح و بهینه اثرات بسیار مثبتی بر هزینه های عملیاتی و راندمان کلی آتشباری خواهد داشت. با توجه به اینکه چالزنی در ارتباط تنگاتنگ با سنگ می باشد، خصوصیات فیزیکی و مکانیک سنگی، اثرات تعیین کننده ای بر فرآیند چالزنی از انتخاب ماشین آلات چالزنی تا اتمام عملیات دارد. از جمله خواص توده سنگ که در چالزنی موثرند می توان سختی، ابعاد دانه ها مقاومت فشاری سنگ ها، درزه و شکاف و وزن مخصوص و.... را نام برد.
مهمترین ویژگی درزه ها که در چالزنی حائز اهمیت می باشند عبارتند از شیب و امتداد، سیستم درزه ها، فاصله داری. میزان پرشدگی، هوازدگی و کیفیت و کمیت مواد پرکننده درزه ها. در ضمن قابلیت حفاری و نفوذ پذیری توده سنگ به فاصله داری درزه ها بستگی دارد. از لحاظ شیب داری هر قدرت شیب چالهای حفر شده به شیب طبیعی درزه ها نزدیک باشد. چالزنی و انفجار راندمان بهتری خواهد داشت. شکل 1 حالتهای مختلف چالزنی و نتایج حاصله را در سنگ های درزه دار نشان می دهد.
شکل -1 حالتهای مختلف چالزنی و نتایج حاصل در سنگ های درزه دار
چالزنی در سنگ های درزه دار به مراتب مشکل تر از سنگ های بدون درزه می باشد و لذا سیستم درزه ها در انتخاب ماشین آلات چالزنی، محدودیت ایجاد می کند. در توده های درزه دار به ویژه با فاصله داری کم، بهترین سیستم کاربردی چالزنی، سیستم دورانی می باشد و سیستم چالزنی ضربه ای و ضربه ای- دورانی به علت گیر افتادن سرمته درحین چالزنی کارایی ندارد.
ا فزایش هدروی هوای فشرده ازطریق درزه ها و کاهش خروج خرده ریزه های چالزنی، ناپایداری دیواره ها، مسدودشدگی وپرشدگی چال ها، قفل شدگیسرمته در زون های شدیداً درزه دار، افزایش زمان چالزنی وکاهش راندمان از دیگر تاثیرات بارز فنی واقتصادی سیستم درزه ها بر فرآیند چالزنی می باشند و در صورت عدم توجه کافی به عوامل فوق وبه ویژه فاصله داری و شیب درزه ها، اتلاف وقت و هزینه و کاهش راندمان، امر اجتناب ناپذیری خواهد بود.
تمام مشکلات مذکور در نهایت به صورت افزایش میزان حفاری ویژه- میزان طولی چالزنی به ازاء متر مکعب ماده استخراج شده [-m/ - m - 3] نمود پیدا می کند.
-3 تاثیرسیستم درزه ها بر فرآیند خردایش
شکست سنگ و میزان خردایش حاصله هموار تحت تاثیر میزان انرژی موج ضربه و فشار چال میباشد. سیستم درزه های یک توده سنگ بر هر دو عامل فوق تاثیرات چشمگیری دارد و با تغییر روند فرآیندهای ایجاد کننده دو پارامتر فوق الذکر نتایج کاملا متفاوتی را نسبت به توده سنگ بکر به دست می دهند. انرژی موج ضربه و به طور کلی امواج ضربه ای و تنش زا رفتارهای مکانیکی و دینامیکی توده سنگ را تحریک می کنند و پس از تحریک بلوک درگیر با چال با رسیدن به سطح درزه ها درآستانه عبور از محیط اول - بلوک درگیر با چال - به محیط دوم - بلوک های اطراف چال و یا مواد پر کننده درزه ها - بر حسب میزان و نوع اختلاف امپدانس های دو محیط دچار تغییر کیفی و کمی از جمله بازتاب، جذب یا عبور می شوند.
در این حالت به ویژه اگر درزه خالی باشد سطح درزه به عنوان یک سطح آزاد کاذب عمل کرده باعث می شود تمام انرژی به صورت کششی به بلوک اول برگردد و این امر باعث حبس موج ضربه در محیط نزدیک چال گشته و سبب ایجاد خردایش غیر یکنواخت و تشکیل oversize می گردد. سرعت موج ضربه در توده سنگ های درزه دار کمتر از حالت بکر است و این امر باعث ایجاد تاخیر در تشکیل شکاف های انفجاری در سنگ شده و مراحل بعدی را با اشکال مواجه میکند.
مدت زمان حبس گاز در چال و میزان فشار چال از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. وجود درزه ها به ویژه درزه های متقاطع با سینه کار در سنگ باعث خروج سریع گازهای انفجای و هدر رفتن رژیان تولیدی گشته و عملاً گاز بدون انجام کار مکانیکی مطلوبی از طریق بازشدگی درزه از محیط درگیر انفجار خارج می شود این پدیده به نوبه خود باعث شکست کم، تشکیل سنگ های بزرگ، خردایش غیر یکنواخت ، پرتاب سنگ، کاهش جابجایی بلوک ها و تشکیل پاشنه گردیده و در بعضی موارد انجام آتشباری ثانویه را ضروری می نماید.
-4 تاثیر سیستم درزه ها بر طراحی شبکه آتشباری
چنانچه در مطالب فوق شرح آن رفت، وجود سیستم درزه ها باعث غیر یکنواخت شدن توزیع انرژی و در نتیجه کاهش یکنواختی خردایش در اطراف چال گشته دامنه تاثیر و شعاع منطقه خردایش مربوط به یک چال را کاهش می دهد. لذا مقداری از توده سنگ حد فاصل بین دو چال کنار هم به صورت دست نخورده باقی می ماند و تنها در اثر لرزش و میزان کم انرژی، بدون هیچ گونه خردایشی جابجا می گردد
به همین منظور در منطق درزه دار با فاصله داری کم جهت یکنواخت کردن خردایش و توزیع انرژی، شبکه چالزنی و آتشباری تنگ تر طراحی می شود تا میزان سنگ دست نخورده بین دو چال به حداقل ممکن تقلیل یابد. تنگ تر شدن شبکه آتشباری باعث افزایش میزان چالزنی و زمان یک سیکل آتشباری گشته، هزینه های تمام شده تولید را افزایش میدهد.
