بخشی از مقاله
چکیده
ماده سنگ و ساختار ناپیوستگیها در توده سنگ از مهمترین پارامترهاي مؤثر بر نتایج آتشباري هستند. این تأثیر به صورت قابلیت انفجار، ویژگی طبیعی توده سنگ به شمار میآید. تاکنون تلاش هاي زیادي براي ارزیابی قابلیت انفجار توده سنگ بر اساس طبقه بنديهاي ژئومکانیکی توده سنگ و تعیین خرج ویژه بهینه انجام شده است.
در این مقاله سعی شده تا ضمن معرفی انواع روش هاي تعیین قابلیت انفجار سنگ ها، این روش ها بر اساس سیستم مهندسی سنگ گروهبندي شوند تا امکان استفاده از آنها توسط طراحان معدن آسان تر گردد. با استفاده از سیستم مهندسی سنگ پارامترهاي مؤثر در تعیین قابلیت انفجار را وزن دار کرده و سپس با جمع کردن این وزن ها، وزن نهایی هر روش تعیین شده است. در نهایت روش لو و لاتهام به دلیل دارا بودن بیشترین وزن از قابلیت اطمینان بالاتري جهت استفاده در معادن روباز برخوردار است.
1 مقدمه
حفاري و انفجار از مراحل اصلی عملیات معدنکاري بوده و بایستی از حداقل هزینه و اثرات جانبی نظیر لرزش زمین، سروصدا در هوا، پرتاب سنگ و کمترین خسارت ممکن به دیوارهي نهایی معدن برخوردار باشد. هزینههاي حفاري و انفجار حدوداً %30 هزینه مستقیم تولید را به خود اختصاص میدهد . - Lecturer & Gupta,1996 - به طور کلی، عملیات آتشباري به وسیله خواص تودهسنگ، خواص مواد منفجره، هندسه انفجار یا الگوي آتشباري کنترل میشود. خواص فیزیکی و ژئومکانیکی تودهسنگ، از مهمترین پارامترهاي مؤثر در طراحی الگوي حفاري و آتشباري هستند.
این تأثیر به صورت قابلیت انفجار، ویژگی طبیعی تودهسنگ به شمار میآید. این پارامترها را میتوان در دو گروه جاي داد؛ گروه اول شامل خواص مادهسنگ نظیر مقاومت، سختی، مدول الاستیسیته، چگالی سنگ و غیره. این پارامترها به ساخت مادهسنگ، پیوستگی درونی و ترکیب و توزیع کانیهاي تشکیل دهنده سنگ بستگی دارند. گروه دوم شامل ساختار ناپیوستگیها مانند جهتداري، فاصلهداري و تداوم ناپیوستگیها و غیره میشود - صادقی و رسولی، . - 1386
روشهاي مختلفی براي ارزیابی قابلیت انفجار سنگها با استفاده از طبقهبندي مهندسی سنگها صورت گرفته است. اما وجود طبقهبنديهاي متعدد، انتخاب را براي طراحان انفجار در معادن با دشواري مواجه میسازد. وجود روشهاي متعدد بعضاً امکان دسترسی به مناسبترین روش براي یک معدن را مشکل خواهد ساخت. در این مقاله سعی شده تا ضمن معرفی روشها، با استفاده از سیستمهاي مهندسی سنگ، هر یک از پارامترهاي مؤثر در هر روش را وزندار کرده تا بتوان وزن هر روش را تعیین کرد. در نهایت روشهایی که بیشترین وزن را دارا هستند از درجه اطمینان بالاتري در استفاده از آنها در طراحی برخوردارند. لذا ارائه یک روش علمی طبقهبندي این روشها، از نظر قابلیت اطمینان در استفاده از آنها در طراحی الگوي انفجار ضروري به نظر می رسد.
2 قابلیت انفجار
1-2 مفهوم قابلیت انفجار
هنگامی که در دو تودهسنگ مختلف با هندسه انفجار و انرژي ماده منفجره مشابه انفجار صورت میگیرد، درجههاي مختلفی از خردایش در آنها ملاحظه میشود. علت آن این است که تودهسنگها به طور ذاتی مقاومت متفاوتی در برابر خرد شدن به وسیله انفجار دارند. این خاصیت را قابلیت انفجار مینامند. این مشخصه به نظر میرسد که نوعی خاصیت ذاتی سنگ، مانند سختی میباشد. فاکتورهاي زیادي بر روي آن تأثیر میگذارد و استفاده ترکیبی از خواص ذاتی تودهسنگ میتواند مفید باشد.
2-2 روشهاي ارزیابی قابلیت انفجار تودهسنگ
مطالعات و تحقیقات جدي در مورد ارائه روش از سال 1954 انجام شد. در این زمینه میتوان به روش Frankel اشاره نمود . - Kaushik & Phalguni,2003 - روش اخیر به دلیل تأثیر پارامترهاي قابل کنترل طراحی نظیر عمق چال، ارتفاع خرج، قطر خرج و ... و لحاظ نکردن پارامترهاي تودهسنگ، داراي دقت پایینی میباشد. در سال 1959، Hino پیشنهاد کرد که قابلیت انفجار - که آن را ضریب انفجار نامید - با نسبت مقاومت فشاري به مقاومت کششی تودهسنگ برابر است . - Kaushik & Phalguni,2003 - این روش نیز به دلیل لحاظ کردن پارامترهاي اندك و در نظر نگرفتن پارامترهاي مربوط به تودهسنگ از دقت پایینی برخوردار است.
پس از آن مطالعات زیادي نظیر افرادي مثل Heinen - 1976 - و Dimock، Ashby - 1977 - و Borquez - 1981 - انجام گرفت . این مطالعات نیز به دلیل لحاظ کردن پارامترهاي اندکی از خصوصیات سنگ و تودهسنگ از قابلیت اطمینان بالایی برخوردار نبودند. در سال 1982، Rakishev قابلیت انفجار، مقاومت شکست در برابر انفجار، را به عنوان تابعی از چگالی سنگ، سرعت موج طولی، ضریب پواسون، مدول الاستیک، مقاومت فشاري و مقاومت کششی تودهسنگ، متوسط واحد ساختار طبیعی و ضریبی به نمایندگی از خصوصیات و درجه بازشدگی درزه بیان کرد و با تأثیر دادن آنها روشهاي قبلی را تکمیل کرد . - Kaushik & Phalguni,2003 -
پس از آن در سال 1986 توسط Lilly اندیس قابلیت انفجار معرفی شد که پرکاربردترین روش موجود میباشد . - Hustrulid, 1999 - ولی این روش بسیار کلی و داراي معایب زیادي میباشد. براي رهایی از این مشکل Lu و Latham در سال 1999 شاخص قابلیت انفجار را معرفی کردند - Lutham & Lu, 1999 - ، که نسبت به سایر روشها تعداد پارامتر بیشتري در آن در نظر گرفته شده و دقیقتر میباشد. در سال 2006 مومیوند با یافتن عامل جدید مؤثر در قابلیت انفجار سنگها به نام اندازه دهانه ناپیوستگیها، روش جدیدي تحت عنوان شاخص خردایش سنگ ارائه داد - مومیوند، . - 1384 خلاصهاي از مهمترین روشهاي تعیین قابلیت انفجار در جدول 1 ارائه شده است.
