بخشی از مقاله
چکیده:
تعیین شیب دیوارهها یکی از مهمترین پارامترهاي طراحی معادن روباز میباشد. چنانچه شیب دیوارهها کم درنظر گرفته شود، باطلهبرداري به مقدار قابل توجهی افزایش مییابد. از طرف دیگر انتخاب دیوارههاي پرشیب باعث کاهش ایمنی و افزایش ریزش خواهد شد.
بنابراین انتخاب شیب بهینه براي جلوگیري از اضافه باطلهبرداري و کاهش ریسک دیوارهها ضروري میباشد. در این تحقیق براي دو پله از سه پله موجود در معدن منیزیت حوض سفید سربیشه خراسان جنوبی، مقادیر فاکتور ایمنی در ارتفاعات مختلف محاسبه شده و نهایتا" شیب نهایی معدن و شیب ایدهآل بدست آمده است.
-1 مقدمه:
یکی از پارامترهاي مهم در طراحی معادن روباز، زاویه کلی شیب دیواره معدن میباشد. در طراحی مقدماتی براي تعیین حد نهایی معدن، این زاویه به عنوان یکی از عوامل اصلی باید مشخص باشد. در صورتی که زاویه تعیین شده براي شیب دیواره مناسب نباشد، محدوده تعیین شده براي معدن از دقت کافی برخوردار نخواهد بود که این موضوع میتواند روند طراحی را تحت تأثیر قرار دهد. علاوه بر جنبه فوق، انتخاب شیب دیواره از لحاظ فنی و اقتصادي میتواند روي یک پروژه معدنی تاثیرگذار باشد. از لحاظ فنی چنانچه شیب دیواره بیش از حد مورد نیاز باشد، احتمال ناپایداري افزایش مییابد و از لحاظ اقتصادي چنانچه این شیب کمتر از حد بهینه باشد، نسبت باطلهبرداري بالا میرود.
مطالعات پایداري دیوارههاي معادن، پس از وقوع چند ریزش به طور جدي مورد توجه قرار گرفت. از جمله این موارد میتوان ریزش دیواره معدن Chuqicamata در کشور شیلی اشاره کرد. ارتفاع این دیواره در زمان ریزش 284 متر و زاویه آن 43 درجه بوده است. علت اصلی این ریزش لرزشهاي ناشی از زمین لرزه تشخیص داده شده است.
طراحی شیب بهینه و تحلیل پایداري دیوارههاي معادن روباز با چند روش امکان پذیر است که عبارتند از: روش تعادل حدي، روش مدلسازي فیزیکی و روش عددي.[ 4] امروزه کاربرد روش تعادل حدي و روش عددي بسیار وسیع است.[5] در این مقاله براي بررسی پایداري دیواره نهایی معدن حوض سفید سربیشه خراسان جنوبی، از فرمولهاي تجربی استفاده شده است.
-2 نقش ساختار سنگ در پایداري شیب
در شیبهاي سنگی خواص سنگ یکپارچه اهمیت چندانی در پایداري شیب ندارد و شکست توده سنگ توسط عوامل ناپیوستگی مثل سطوح لایهبندي، درزه، شکاف و گسل کنترل میشود. تعداد ناپیوستگی، شیب امتداد و فاصله ناپیوستگی و مقاومت از عوامل مؤثري محسوب میشوند که در تحلیل شیب باید مورد توجه قرار گیرند.
-3 عوامل زمینشناسی ساختمانی مؤثر در پایداري شیب:
مطالعه نظري و عملی در مورد مشکلات پایداري شیب نشان میدهدکه عوامل زمین شناسی - ساختمانی نیز در پایداري شیب مؤئرند:
-1 شیب درزها، گسلها و سطوح لایهبندي
-2 امتداد ناپیوستگیها
- 3 تعداد ناپیوستگیها
-4 میزان گسترش ناپیوستگیها
-5 خواص موادي که داخل درزه و شکافها را پر میکنند، سختی و سفتی و مقاومت مواد پرکننده در مقاومت ناپیوستگی بسیار مؤثرند. همین طور نفوذپذیري ناپیوستگی تابع نفوذپذیري مواد پرکننده میباشد.
-4 تأثیر نیروي ثقل در پایداري شیب:
با توجه به شکل زیر ملاحظه میگردد، یک بلوك سنگی به وزن w بر روي سطح شیبدار قرار گرفته است که با افق زاویه Q تشکیل میدهد. در این حالت وزن بلوك سنگی w به طور قائم و داراي دو مولفه افقی w sinQ و عمودي w cosQ میباشد که مولفه افقی موجب سر خوردن بلوك سنگی در سطح شیبدار و مولفه عمودي باعث حفظ تعادل بلوك سنگی در سطح شیبدار میگردد.
تنش قائم که عمود بر سطح داراي پتانسیل شکست است، برابر است با:
= A قاعده بلوك سنگی =W cos تنش قائم
-5 تحلیل شکست صفحهاي ونحوه محاسبه فاکتور ایمنی:
ژئومتري شیبی که باید در شکست صفحهاي مورد تحلیل قرار گیرد، در شکل - - 1 نشان داده شده است.
شکل - : - 1 ژئومتري شیب در حالی که ترك کششی در بالاي شیب قرار دارد.[2]
الف- موقعیت ترك کششی ب- نیرو هاي موثر در شکست و پایداري زون داراي پتانسیل شکست.
به منظور تحلیل شکست صفحهاي، و نهایتا" محاسبه فاکتور ایمنی، دو حالت را باید در نظر گرفت:
-1 شیب داراي شکاف در بالاي سطح یا پشته لبه پله یا شیب قرار دارد.
-2 شیب داراي ترك کششی است اما این شکاف در دامنه شیب قرار دارد. به منظور تبدیل یکی از این دو حالت باید شرایط زیر برقرار باشد.
شکل - : - 2 ژئومتري شیب در حالی که ترك کششی در دامنه شیب قرار دارد .[2]
الف- موقعیت ترك کششی ب- نیروهاي موثر در شکست و پایداري زون پتانسیل شکست که:
= z عمق ترك کششی
= H ارتفاع شیب
= f زاویه شیب
= p زاویه شیب صفحه شکست یا سطح شکست
-1-5 در تحلیل شکست صفحهاي مفروضات زیر را باید منظور کرد:
-1 امتداد صفحه شکست و امتداد ترك کششی هر دو موازي امتداد شیب دامنه باشند.
-2 ترك کششی به صورت قائم بوده، و تمام یا بخشی از آن توسط آب اشغال شده و ZW ارتفاع یا عمق آب داخل شکاف باشد.
-3 آب به قاعده بلوك سنگی، نفوذ و نشت میکند.
-4 سنگینی توده سنگ w و نیروي آب داخل ترك کششی fV نیروي آب داخل بلوك سنگی عملکردشان از مرکز توده سنگی است که پتانسیل شکست دارد.
