1-مدلسازی و برنامه ریزی استخراج معدن

مدلسازی و برنامه ریزی استخراج معدن

سنگ تراورتن حاجی آباد محلات

چکیده

مدلسازی و برنامه ریزی استخراج بلوک­ های طراحی شده در معادن سنگ ساختمانی ، با توجه به خواص فیزیکی سنگ شامل رنگ، مقاومت، جلا، قابلیت کوپ دهی و سایر فاکتورهای مشابه انجام می گیرد و برخلاف معادن روباز فلزی، عیار و بازیابی عیاری تعریف نمی شود.

از سوی دیگر، با توجه به آسیب­ های جدی معادن سنگ به محیط زیست و نقش آن­ها در تولید آلودگی­ های مختلف، مدلسازی و طراحی صحیح بلوک ­های استخراجی می تواند در افزایش بهره وری و کاهش افت ناشی از عدم شناخت ماده معدنی اهمیت فراوانی داشته باشد.

با توجه به اهمیت میزان سنگ قابل استخراج و قابل درجه بندی در محدوده معدن تراورتن حاجی آباد محلات، محدوده نهایی بهره برداری هر کارگاه استخراج مطابق گزارش­ ها و مطالعات زمین شناسی مهندسی و اکتشافی تهیه شده ، مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس مطالعات انجام شده، معیار برآورد میزان ذخیره مدل بلوکی تعیین شده است.

تخمین ذخیره بر اساس پارامتر کیفیت سنگ و معادل بازیابی سنگ استخراج شده انتخاب گردید. بر این اساس، 3 دسته بندی  (category )  شامل ( بازیابی­70 درصد)، (بازیابی­50 درصد) و (بازیابی­30 درصد) مطابق نتایج بدست آمده از مطالعات سنگ شناسی و زمین شناسی مهندسی تعریف شد.

با توجه به اینکه عمده ذخیره باقیمانده در معدن حاجی آباد دارای کیفیت متوسط تا ضعیف می باشد، عملیات درجه بندی و فروش سنگ بر روی سنگ ­های متوسط تا ضعیف انجام می گیرد و حجم باقیمانده سنگ­ های با بازیابی 70 درصد کاهش یافته است و احتمال استخراج در بیشتر کارگاه ­های استخراج کم می باشد.

بر این اساس، میزان ذخیره سنگ قابل درجه بندی و قابل فروش در هر کارگاه محاسبه شده است و بر این اساس بیشترین میزان ذخیره قابل استخراج در کارگاه ­های به ترتیب 60 ، 14 و 1 وجود دارد.

همچنین با اضافه شدن کارگاه شماره 15 و برنامه ریزی صورت گرفته جهت بهره برداری از این کارگاه، مدت زمان پیش بینی شده برای این کارگاه حدود 6 سال برآورد شده است. در نهایت، پیشنهاد می شود عملیات بهره برداری در معدن تراورتن حاجی آباد در کارگاه ­های 60 ، 14 ، 1 و 15 بدلیل دارا بودن سنگ مطلوبتر با سرعت بیشتری انجام شود.

1-مقدمه

معدن سنگ تراورتن حاجی آباد به وسعت 283 هکتار در 5 کیلومتری جنوب غرب شهر محلات، استان مرکزی واقع شده است. این معدن با نیم قرن عمر بهره برداری بعنوان یکی از بزرگترین و قدیمی­ ترین معادن سنگ تزئینی و نمای ایران در عرصه سنگ تراورتن محسوب می شود.

تراورتن یک کربنات قاره ­ای (Continental Limestone) است که به طور شیمیایی در چشمه ها، مسیر آبراهه­ ها، رودخانه­ ها و دریاچه ­ها نهشته می ­شود و از کانی کلسیت و کانی آراگونیت تشکیل شده است. این سنگ­ ها دارای تخلخل بین بلوری (Intercrystalline Prosity) کم تا متوسط و اغلب دارای تخلخل قالبی (Mouldic) یا شبکه ­ای (Framework) زیاد، درون یک محیط وادوز (Vadose) یا فراتیک (Fratic) کم عمق هستند. فرآیند نهشت بطور کلی نتیجه انتقال دی اکسید کربن از، یا به یک آب زیرزمینی فوق اشباع کربنات کلسیم با رشد بلوری بر روی یک سطح  زیرآب رخ می­دهد.

براساس نقشه زمین ­شناسی تهیه شده سه نوع واحد سنگی تراورتن قابل استخراج طی دو نسل نهشت تراورتن در محدوده معدن تفکیک شده است. نسل اول واحدهای سنگ تراورتن شامل واحدهای Q^tr_B و Q^tr_C می ­باشند که عمدتاً در بخش جنوبی محدوده معدن برونزد یافته ­اند.

با توجه به شکستگی نسبتاً کم و عدم گستردگی لایه ­های رسی در آن­ها، این واحدها به ترتیب دارای قابلیت کوپ دهی حدود 50 و 70 درصد در مرحله استخراج هستند.

نسل دوم واحدهای تراورتن که با یک ناپیوستگی بر روی نسل اول تراورتن نهشته شده شامل واحد سنگی Q^tr_D می­باشد که بطور عمده در بخش شمالی محدوده معدنی برونزد یافته­ اند و بدلیل وجود شکستگی­ های زیاد و وجود لایه ­های رسی ضخیم و گسترده، دارای کیفیت پایین ­تری نسبت به واحدهای نسل اول تراورتن می ­باشند. این واحد سنگی دارای قابلیت کوپ دهی در حدود 30 درصد می­باشد.

بررسی­ های تکتونیکی و ژئوتکنیکی انجام گرفته در محدوده معدن نشانگر وجود دو سیستم شکستگی متقاطع و عمود بر هم است. شکستگی­ های NE-SW با روند میانگین N25E و شیب میانگین 90 درجه از فراوانی بیشتری برخوردار است.

میانگین فاصله­ داری این شکستگی ­ها صفر تا سه متر و طول آنها 8/4 متر است. شکستگی­ های WNW-ESE از فراوانی کمتری برخوردار بوده و فاصله­ داری آنها صفر تا سه متر است.

میانگین طول این شکستگی ­ها 6/3 متر بوده و با شکستگی ­های قبلی زاویه 87 درجه می ­سازند. بر اساس این مطالعات ژئوتکنیکی، در حال حاضر توسعه پیشروی سینه­ کار در راستای N25E و جهت طراحی پله ­ها در راستای N115 می ­تواند بهترین گزینه پیشنهادی در طراحی استخراج باشد.

پس از نقشه ­برداری این واحدهای سنگی در محدوده معدن و با هدف سهولت در بهره ­برداری، مدلسازی سه بعدی در محیط نرم ­افزار Datamine صورت گرفت.

این مدل از تلفیق رویه توپوگرافی و رخنمون­ های برداشت شده از مرز تراورتن و باطله، تهیه گردید. بر این اساس ارزیابی و بلوک­ بندی ذخیره واحدهای سنگی تراورتن در هر یک از کارگاه های استخراج و در کل محدوده معدنی انجام پذیرفت. اهم ویژگی ­های مدل سه بعدی ساخته شده به قرار زیر می باشد:

1. ارزش گذاری بلوک ­های استخراجی بر اساس پارامترهای کمی و کیفی تعریف شده؛ (این پارامترها بر اساس استانداردهای موجود در طبقه ­بندی کیفی سنگ ساختمانی قابل دسترسی می­باشد).
2. بررسی قابلیت اقتصادی هر بلوک از ماده معدنی با نوسانات قیمت بازار و یا درخواست مشتری بر اساس کیفیت‌های مختلف سنگ؛
3. کنترل دقیق‌تر روند کار استخراج بین کارفرما، ناظر و پیمانکار با توجه مدل پیشنهادی اولیه؛
4. قابلیت به روز رسانی اطلاعات با پیشرفت عملیات معدنکاری در جبهه کارها؛
5. امکان بررسی و ترسیم مقاطع عرضی در هر جهت دلخواه به منظور طراحی بهترین جبهه کار استخراجی.

ادامه ی این مبحث در 2-مدلسازی و برنامه ریزی استخراج معدن

نیما کریم ، مهدی پیروزی

مهندسین ارشد پروژه، شرکت مهندسین مشاور کاوشگران

[email protected]

مراجع:

1. اصانلو، مرتضی، (1384)، “­روشهای استخراج معادن سطحی­”، انتشارات دانشگاه صنعتی امیرکبیر
2. عطائی پور، مجید، (1393)، ” مبانی مدلسازی دو بعدی ذخائر معدنی”، انتشارات دانشگاه صنعتی امیرکبیر
3. مهندسین مشاور کاوشگران، (1395)، “گزارش طراحی محدوده نهایی بهره برداری معدن تراورتن حاجی آباد محلات”.

مدلسازی / مدلسازی /مدلسازی /مدلسازی /مدلسازی /مدلسازی /مدلسازی /مدلسازی