3-مدلسازی و برنامه ریزی استخراج معدن

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

5-مطالعات ژئوتکنیکی  و درزه نگاری

درزه نگاری و بررسی ­های ژئومکانیکی از مهمترین روش های شناسایی و تحلیل مسائل تکتونیکی به خصوص در معادن سنگ ساختمانی به شمار می آید. مطالعه درزه ­ها و مشخصات آن ها می ­تواند راه گشای شناخت نوع، روش و جهت استخراج معادن سنگ ساختمانی باشد.

درزه نگاری یکی از روشهای شناخت درعلم تکتونیک است. درمعادن سنگ ساختمانی، دو عامل شکستگی و رنگ مهمترین پارامترهای کیفی محصول را مشخص می­کند. بنابراین مواردی چون عیار یا درصد مواد مضر که برای معادن فلزی و غیرفلزی به عنوان شاخص کیفیت شناخته میشوند دراین نوع معادن کاربردی ندارند. در یک معدن سنگ ساختمانی میزان قواره دهی سنگ وابستگی معکوس به تعداد و نوع شکستگی ها دارد.

همانطور که اشاره شد درسنگ های ساختمانی  فاکتورهای رنگ، عوارض تکتونیکی و ­زمین ساخت (Structural Features) ، پارامترهای اصلی جهت اکتشاف می ­باشند. مهمترین تأثیر بررسی­ های تکتونیکی در معادن سنگ ساختمانی تعیین جهت مناسب باز کردن کارگاه، روند مناسب استخراج و امتداد مطلوب برش و کوپ کردن می­باشد.

این کار با اندازه­ گیری و محاسبات درزه ها و تفسیر اطلاعات مذکور که در اصطلاح به آن درزه نگاری می­ گویند، امکان پذیراست. برای انجام مطالعات درزه ­نگاری، ویژگی­ های ژئوتکنیکی درزه­ها مانند شیب، جهت شیب، فاصله داری، باز شدگی، طول درزه، ویژگی هندسی سطح درزه، نوع ماده پرکننده و مقاومت آن برای واحدهای مختلف زمین شناسی برداشت گردید.

تصویر شماره 4 توزیع ایستگاه ­های برداشت درزه­ها را نشان می­دهد. همانگونه که مشاهده می شود، توزیع ایستگاه ­ها به گونه ­ای است که کل محدوده معدن و واحدهای مختلف زمین شناسی را در بر می ­گیرد. تصویر شماره 5 نمودار گلسرخی و تصویر شماره 6 نمودار کانتوری قطب درزه­ های برداشت شده در محدوده معدن را نشان می ­دهند.

همانگونه که در شکل­ها دیده می­شود، دو سیستم شکستگی با روند NE-SW و WNW-ESE در محدوده معدن حاکم است. سیستم شکستگی با روند NE-SW غالب شکستگی ­های منطقه را شامل می ­شود. روند میانگین این سیستم شکستگی N25E و شیب میانگین آنها 80 درجه به سمت SE یا NW می­باشد. شکستگی­ های دارای روند WNW-ESE که از فراوانی کمتری برخوردارند، دارای روند میانگین N70W و شیب میانگین 85 درجه به سمت SW می­باشند.

بررسی ­های انجام گرفته و تجزیه و تحلیل داده ­های برداشت شده ، نشان­ دهنده روند غالب NE-SW برای شکستگی ­های موجود در واحد سنگی تراورتن در محدوده می­باشد. همچنین سیستم دیگری با روند تقریبی WNW-ESE دیده می­شود که فراوانی نسبی کمتری نسبت به سیستم NE-SW دارند.

این دو دسته شکستگی ­ها تقریباً بر همدیگر عمود بوده و زاویه 87 درجه می­سازند. روند میانگین شکستگی­های NE-SW بصورت N25E و روند میانگین شکستگی­های WNW-ESE بصورت N68W می­باشد. با توجه به وجود دو سیستم شکستگی متقاطع و تقریبا عمود بر هم، پیشروی سینه کار در دو راستای موازی با روند سیستم شکستگی­ها امکان­پذیر است.

با توجه به اینکه سیستم شکستگی اصلی دارای روند میانگین N25E بوده و شیب آن قائم یا نزدیک به قائم است، می­توان عامل مهمی در برش سنگ قلمداد شود. لذا توسعه و پیشروی سینه کار در راستای N25E بهترین گزینه پیشنهادی می­باشد.

جهت استخراج کنونی باید عمود بر جهت سیستم شکستگی اصلی انتخاب شود و طبعاّ جهت استخراج کوپ­ ها در امتداد شکستگی ­ها خواهد بود. لذا مناسبترین جهت طراحی پله­ ها در راستای N115 می­باشد.

6-مدلسازی سه بعدی، ارزیابی و تخمین ذخیره

در معادن فلزی و غیر فلزی، مدل سازی سه بعدی و بلوک بندی منابع معدنی ، اولین قدم مهم در طراحی معدن به شمار می آید. مدل های سه بعدی نه تنها گسترش هندسی ماده معدنی را نشان می دهند بلکه هر چه پارامتر های تاثیر گذار در ارزش استخراج یک ماده معدنی بیشتر باشد اهمیت این مدل نیز بیشتر میشود.

در خصوص اهمیت مدل سازی سنگ های ساختمانی مراحل زیر مورد مطالعه قرار گرفت:

1. ارزش گذاری بلوک های استخراجی بر اساس پارامترهای کمی و کیفی تعریف شده؛

این پارامترها بر اساس استاندارد های موجود در طبقه بندی کیفی سنگ ساختمانی قابل دسترسی می باشد.

• بررسی قابلیت اقتصادی هر بلوک از ماده معدنی با نوسانات قیمت بازار و یا درخواست مشتری بر اساس کیفیت های مختلف سنگ؛
• کنترل دقیق تر روند کار استخراج بین کارفرما، ناظر و پیمانکار با توجه مدل پیشنهادی اولیه؛
• قابلیت به روز رسانی اطلاعات با پیشرفت کار در سینه کارها؛
• امکان بررسی و ترسیم مقاطع عرضی در هر جهت دلخواه به منظور طراحی بهترین سینه کار استخراجی مطابق با اهداف تعریف شده برای استخراج؛
• به منظور مدل سازی، نرم افزار­Datamine  مورد استفاده قرار گرفت؛
• از تلفیق اطلاعات زمین شناسی و مطالعات ساختاری انجام شده در معدن، واحد های زمین شناسی معدنی بر اساس کیفیت سنگ و میزان بازیابی مورد انتظار به واحد های جدول شماره 2، از قدیم به جدید تقسیم بندی شده است. نمایی از پلان واحد های زمین شناسی برداشت شده در تصویر شماره 7 نشان داده شده است.

جدول 2-  رخنمون های برداشت شده و ویژگی واحد های زمین شناسی

	به میلیون تنگه	به درصد، نسبت مدت ذکر شده سال قبل
جمهوری قزاقستان	136,633	99/8
استان آک مولا	2,404	76/8
استان آک توبه	6,252	107/1
استان آلماتی	39,956	124/4
استان آتیرائو	9,104	206/8
استان قزاقستان غربی	3,502	114/4
استان ژامبیل	1,939	109/7
استان کارگاندا	6,101	70/1
استان کستانای	5,131	120/6
استان قزل اردا	2,502	108/3
استان مانگیستائو	6,361	60/5
استان قزاقستان جنوبی	1,178	58/6
استان پاولودار	1,040	53/7
استان قزاقستان شمالی	965	83/7
استان قزاقستان شرقی	2,865	105/5
شهر آستانا	26,033	124/5
شهر آلماتی	21,300	65/8

 

با توجه به رخنمون ها، برداشت­های سطحی از مرز باطله و تراورتن ها تهیه شد و حد فاصل این مرز و سطح توپوگرافی به عنوان فضای ماده معدنی سنگ تراورتن در نظر گرفته شد. به منظور پر کردن فضای تخمین، بلوک هایی با ابعاد مختلف بررسی شد. این بلوک ها مطابق با ابعاد بلوک های اقتصادی و قابلیت اجرایی باید طبق یک دستورالعمل تهیه و در مراحل بعدی مدل سازی،  در اختیار واحد مدل سازی قرار گیرد.

ابعاد بسیار کوچک (5/0 متر) امکان تخمین زیادی ذخیره  و ابعاد بزرگتر (بطور مثال 8 متری) امکان از دست دادن بخشی از ذخیره قابل استخراج را میدهد. بنابراین حداقل و حداکثر ابعاد قابل استخراج از معدن باید از کارفرما و استاندارهای موجود در سه راستای ( x, y, z ) استعلام گردد.

در مرحله بعد، با توجه به میانگینی از ابعاد بلوک های استخراجی قبلی، این فضا توسط بلوک هایی باحداقل ابعاد  ( 5/0 ×3×3 ) متر پر می شود. حجم این مدل بالغ با 3000 متر مکعب است. پارامتر مهم دیگری که باید در مدل بلوکی منظور گردد، وزن مخصوص سنگ است. مطابق با برنامه ریزی های آتی در معدن تراورتن حاجی آباد تهیه نمونه وزن مخصوص از تیپ های مختلف سنگ در دستور کار قرار گرفت.

در مدل اولیه ارائه شده در این گزارش این وزن مخصوص به استناد مطالعات جامعی که بر ویژگی های سنگ های ساختمانی ایران توسط دانشگاه انجام شده معادل 55/2 کیلوگرم بر تن در نظر گرفته شد. در تصویر شماره 8 و جدول شماره 3 بر اساس کیفیت سنگ و درصد بازیابی (کوپ دهی) زمین شناسی به 3 گروه b,c,d تفکیک شده است.

جدول3-  تناژ و میزان تولید پیش بینی شده از تراورتن با کیفیت سنگ های متفاوت

 

در تصویر شماره 9 این ذخیره بر اساس کارگاه های استخراجی موجود به 9 گروه 01,05,06,07,08,12,14,15,17 و ذخیره ای که به هیچ کارگاهی تعلق ندارد تفکیک شده است.

ادامه ی این مقاله 4-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”.