بخشی از مقاله
چکیده
تعیین محدوده نهایی، یکی از مراحل مهم طراحی و برنامهریزی معادن روباز است . پیت نهایی معدن نشان دهنده ابعاد و شکل معدن در پایان عمر آن است. این محدوده میزان ذخیره قابل استخراج و مواد باطلهای که باید تا آخر عمر معدن حمل و انبار شوند و از لحاظ فنی و اقتصادی توجیهپذیر باشند، مشخص کند. محدوده معدن که تابع پارامترهای مختلفی نظیر عیار ماده معدنی، عیار حد، هزینههای استخراج، باطلهبرداری و فرآوری، راندمان و قیمت ماده معدنی میباشد ممکن است در طول عمر معدن بدلیل تغییر این پارامترها و یا کسب اطلاعات اکتشافی جدید چندین بار بازنگری شود.
در این مطالعه که بهمنظور تعیین محدوده نهایی و بهینه روباز در معدن سنگ آهن شماره 4 گل گهر صورت گرفته است، با جمعآوری اطلاعات مربوط به این معدن، از قبیل پارامترهای فنی و اقتصادی، شیب نهایی دیوارههای خاکی و سنگی، هزینههای معدنکاری، قیمت فروش ماده معدنی و نیز هزینه فروش و وارد نمودن این دادهها در نرمافزار Whittle و اجرای آن، تعداد 35 عدد پیت لانه ای به ازاء هر تراز توسط نرمافزار تولید گردید، که براساس نتایج بدست آمده از این نرمافزار، پیت شماره 35 با عمق 495 متر از سطح زمین؛ شامل 64/9 میلیون تن سنگ آهن قابل استخراج و 433/5 میلیون تن باطله با نسبت باطلهبرداری 6/68، بهعنوان پیت نهایی معدن تعیین گردید.
با تولید پیتهای لانهای متفاوت و در عمقهای مختلف توسط نرمافزار و همچنین تعیین پیت نهایی معدن، با استفاده از فرمول تیلور ظرفیت بهینه استخراج سنگ آهن سالیانه 4/5 میلیون تن محاسبه گردید و براساس این ظرفیت تولید و برنامهریزی تولید صورت گرفته در نرمافزار Whittle و همچنین شش فاز استخراجی که درنظر گرفته شد، پیت تولیدی شماره 27 با ذخیره قابل استخراج 47/2 میلیون تن سنگ آهن و 275/5 میلیون تن باطلهبرداری و با نسبت باطلهبرداری 5/84 بهعنوان پیت بهینه معدن سنگ آهن شماره 4 گل گهر انتخاب گردید.
-1 مقدمه
تعیین محدوده نهایی، یکی از مراحل مهم طراحی و برنامهریزی معادن روباز است. محدوده نهایی معدن نشان دهنده ابعاد و شکل معدن در پایان عمر آن است. این محدوده میزان ذخیره قابل استخراج و مواد باطلهای که باید تا آخر عمر معدن حمل و انبار شوند و از لحاظ فنی و اقتصادی توجیهپذیر باشند، مشخص کند. محدوده نهایی معدن1 که تابع پارامترهای مختلفی نظیر عیار ماده معدنی، عیار حد، هزینههای استخراج، باطلهبرداری و فرآوری، راندمان و قیمت ماده معدنی میباشد ممکن است در طول عمر معدن بدلیل تغییر این پارامترها و یا کسب اطلاعات اکتشافی جدید چندین بار بازنگری شود.
برای تعیین محدوده معدن روشهای مختلفی استفاده میشود. این روشها را میتوان به سه دسته کلی شامل طراحی دستی، طراحی کامپیوتری و طراحی بهینه تقسیم نمود. از میان اینها، روشهای طراحی بهینه که بر اساس الگوریتمهای مشخصی، محدوده نهایی معادن روباز را تعیین میکنند از اهمیت خاصی برخوردار میباشند
طراحی پیت بهینه در معادن روباز موضوعی است پیچیده که مستلزم انجام محاسبات بسیاری می باشد. پس از اختراع و توسعه همه جانبه کامپیوتر الگوریتمهای زیادی جهت تعیین محدودهی بهینه معادن روباز معرفی شده که هدف اصلی همه آنها پیدا کردن مجموعه بلوکهایی است که اگر استخراج شوند سود بدست آمده تحت محدودیتهای فنی و اقتصادی حداکثر شود.
مهمترین الگوریتمهای طراحی بهینه محدودهی نهایی در معادن روباز عبارتند از: روش مخروط شناور - کارلسون، - 1996، روش مخروط شناور دو - رایت، - 1999، برنامهریزی پویا - وایلک و همکاران، - 1984، روش گراف تئوری لرچ گروسمن - لرچ و همکاران، - 1965 و روش الگوریتم کوروبوف. - کوروبوف و همکاران، . - 1974 در مطالعه حاضر که بهمنظور تعیین پیت نهایی و پیت بهینه روباز معدن سنگ آهن شماره 4 گل گهر صورت گرفته از نرمافزار معدنی Whittle که بر پایهی الگوریتم لرچ گروسمن استوار است استفاده شده است.
-2 آشنایی با نرمافزار Whittle
نرمافزار Whittle به عنوان یکی از نرمافزارهای استاندارد برای طراحی معادن روباز تلقی میشود. در این نرم افزار دامنه وسیعی از ابزارهای طراحی شامل بهینه سازی پیت، انتخاب پوش بکها، برنامهریزی تولید، تحلیل حساسیت، تحلیلDCF، اصلاح عرض معدنکاری و ... پیش بینی شده است و در یک ساختار درختی مدیریت می شود که امکان طراحی مطالعات موردی متعدد را فراهم میسازد. این نرم افزار قادر به تعیین حد نهایی پیت معدن به روش لرچ و گرسمن و برنامه ریزی تولید با استفاده از الگوریتم میلاوا میباشد.
مراحل کار نرمافزار Whittle را میتوان به دو بخش تقسیم کرد. بخش اول، مربوط به تولید پیتهای آشیانهای است. بخش دوم، مربوط به تعیین محدودهی نهایی بهینه از بین پیتهای آشیانهای و برنامه ریزی تولید است. پس از وارد کردن فایل مدل بلوکی، پارامترهای پایداری شیب در بخش مربوطه وارد میشوند؛ بخشهای پوستههای آشیانهای و نوسازی مدل بلوکی زیر مجموعه این بخش میباشند . ورود اطلاعات فنی و اقتصادی جهت بهینه سازی پیت و تولید پوستههای آشیانهای با تغییر دادن قیمت محصول انجام میشود. پس از تحلیل پیت به پیت پوستههای آشیانهای، در بخش تحلیل برنامهریزی تولید تنظیمات لازم برای انتخاب پیت بهینه کاری و پوش بکها از روی نمودار پیت به پیت، و برنامهریزی تولید سالیانه به طور همزمان انجام میشود. پوش بکها توسط کاربر یا الگوریتم خودکار قابل انتخاب هستند.
-3 معدن سنگ آهن شماره 4 گل گهر
مجموعه معادن سنگ آهن گل گهر یکی از ذخایر عمده سنگ آهن ایران میباشد که در فاصله 60 کیلومتری جنوب غرب شهرستان سیرجان در استان کرمان واقع شده است. این مجموعه شامل شش توده معدنی سنگ آهن میباشد. معدن سنگ آهن شماره 4 گل گهر که یکی از شش تودهی معدنی سنگ آهن در این ناحیه است تقرباًی در فاصلهی 3/5 کیلومتری شرق معدن شماره 1گل گهر و در ً59َ55 ° 20 طول جغرافیائیو ً14َ29 ° 05 عرض جغرافیائی واقع شده است.
از دیدگاه زمینشناسی، ناحیه معدنی گل گهر به طور کامل در بخش جنوبی پهنهی سنندج - سیرجان قرار گرفته است. روند عمومی این زون شمال غرب - جنوب شرق میباشد. زون سنندج - سیرجان باریکهای از جنوب غرب ایران مرکزی است که در بلافصل شمال شرق راندگی اصلی زاگرس قرار دارد. طول تقریبی این زون 1500 کیلومتر بوده که از غرب دریاچه ارومیه تا شرق بندرعباس - حوالی حاجی آباد - ادامه دارد.
حفاریهای اکتشافی در این معدن بین سالهای 1384 تا 1393 و طی سه مرحله صورت گرفته است. براساس حفاریهای اکتشافی انجام شده ذخیرهی زمین شناسی آن در حدود 93 میلیون تن برآورد شده است. عملیات استخراجی در این معدن از مرداد ماه سال 1388 و به صورت معدنکاری روباز آغاز شده است. از ابتدای شروع عملیات معدنکاری در معدن سنگ آهن شماره 4 گل گهر تا پایان سال 1393 در حدود 9 میلیون تن سنگ آهن از معدن استخراج شده است که برای این میزان از استخراج سنگ آهن، بیش از 90 میلیون تن باطلهبرداری انجام شده است.
شکل-1 نمایی از معدن سنگ آهن شماره4 گل گهر
-4 پارامترهای فنی و اقتصادی روباز؛ ورودی به نرمافزار
قبل از انجام هرگونه فرآیندی در خصوص بهینه سازی یک معدن، لازم است یک سری اطلاعات پایه مورد نیاز نرمافزارهای بهینه سازی تهیه و تدوین گردند. در حقیقت اطلاعات فنی و از آن مهمتر اطلاعات و برآوردهای اقتصادی جزو اصلیترین مبانی بهینه سازی میباشند. این عوامل تاثیر فراوانی در نتایج طراحیها داشته و لذا مطالعات تحلیل حساسیت که در حین طراحیها انجام می شود با استفاده از تغییر این عوامل انجام میشوند. در ادامه اطلاعات و پارمترهای فنی و اقتصادی در ارتباط با معدن سنگ آهن شماره 4 گل گهر که در نرمافزاز Whittle استفاده شدهاند آورده شده است.
