مطالعه تأثیر انفجار بر خواص توده سنگ در معدن شماره یک گل گهر

مطالعه تأثیر انفجار بر خواص توده سنگ در معدن شماره یک گل گهر حسین نجفی 1 مید منصوی 2 محمدعلی ابراهیمی فرسنگی 3 حمیدرضا محمدی 4 چكيده انفجار باعث ایجاد ترک و گسترش شکستگی های موجود در سنگ های اطراف محل انفجار می شود. برای پیش بینی مقاومت توده سنگ پس از انفجار غالبا از معیار هوک و براون استفاده می شود. در این معیار یک فاکتور اغتشاش مربوط به تأثیر عملیات استخراج بر مقاومت توده سنگ وجود دارد. در انفجارهای معادن روباز در تمام زون خسارت ناشی از انفجار مقدارفاکتوراغتشاش یک در نظر گرفته می شود. در این مقاله برای تعیین گسترش زون خسارت از سرعت ذره ای حداکثربه عنوان معیار خسارت استفاده شده است. با تخمین سرعت ذره ای حداکثر با روش سوئدی اصالح شده در نقاط مختلف و مقایسه با سرعت ذره ای حداکثر مجاز شعاع زون خسارت برای انواع انفجارها در معدن شماره یک گل گهر تعیین شد. در این تحقیقبا استفاده از انفجار تک چال معادله استهالک در فواصل نزدیک تعیین شد. ضریب میرایی /954 و مقدار ضریب ثابت برای خط 5 درصد 22 و برای خط 95 درصد 391 به دست آمد. سپس معادله انتگرالی روش سوئدی تعیین شد و با حل عددی این انتگرال منحنی های طراحی برای سرعت در هر نقطه و شعاع زون خسارت تعیین شد. کلمات کليدي: فاکتور اغتشاش زون خسارت سرعت ذره ای حداکثر معادله استهالک روش سوئدی 11 1- دانشجوي كارشناسي ارشد دانشگاه شهيد باهنر كرمان 2- استاديار بخش مهندسي معدن دانشگاه شهيد باهنر كرمان 3- استادياربخش مهندسي معدن دانشگاه شهيد باهنر كرمان

1- مقدمه درحال حاضر در عملیات معدن کاری از روش حفاری و انفجار برای استخراج سنگ استفاده می شود. از نظر تولید مهم ترین هدف خردایش هرچه بیش تر سنگ است. اما از طرفی محیط اطراف انفجار نباید آسیب ببیند. در معدن کاری روباز خسارت انفجار تأثیر زیادی بر پایداری شیب دارد. اگر خسارت ناشی از کنترل نشود کاهش شیب دیواره نهایی ضرورت می یابد که باعث افزایش باطله برداری خواهد شد] 1 [. پس نتیجه مطلوب این است که کم ترین خسارت به محیط اطراف انفجار وارد شود. ایجاد خسارت در دیواره ها و شیب ها باعث ایجاد مشکالت ایمنی و افزایش هزینه ها می شود. بنابراین کاهش خسارت یک هدف اصلی در عملیات معدن کاری می باشد] 2 [. در اثر حفاری تنش های محصورکننده توده سنگ به علت حذف وزن روباره رها می شود و به توده سنگ اجازه اتساع و افزایش حجم می دهد. آسیب های ناشی از انفجار نیز با ایجاد ترک های جدید و بازشدگی ترک های موجود موجب کاهش درهم قفل شدگی توده سنگ می شود که این عوامل بر مقاومت توده سنگ تأثیر منفی می گذارد] 3 [. در صورتی که بتوان با توجه به شدت لرزه های ناشی از انفجار میزان کاهش مقاومت توده سنگ ناشی از انفجار را تخمین زد امکان تحلیل واقع گرایانه از پایداری دیواره معدن و مقاومت توده سنگ بعد از انفجار وجود خواهد داشت. 1-1- پیشینه تحقیق مطابق نسخه به روز شده معیار هوک و براون) 1988 (توده سنگ آشفته شرایطی است که در آن توده سنگ در اثر انفجار حفاری یا رها شدن تنش آشفته می شود] 4 [.مطالعات متنوعی توسط محققین مختلف مانند Varona و Loring در سال 21 Sonmez و Ulusay در سال 1999 Liu Cheng and در سال 199 و... برای ارزیابی میزان اغتشاش در توده سنگ انجام شده است] 5 [. درنسخه سال 22 معیار هوک و براون فاکتور اغتشاش تعریف شد که به تأثیر انفجار بر خواص توده سنگ مربوط می شد] 3 [. در سال 212 دستورالعمل تعیین فاکتور اغتشاش توسط هوک ارائه شد. برای تعیین فاکتور اغتشاش باید شعاع زون خسارت تعیین شود] 6 [. زون خسارت محدوده ای است که در آن در اثر انفجار ترک های جدید ایجاد می شود و ترک های قبلی گسترش می یابد. Lundborg و Holmberg طبق داده های برداشت شده ثابت های معادله استهالک موج را که سرعت ذره ای را به فاصله و خرج مرتبط می کند به دست آوردند] 7 [. برای تعیین زون خسارت هولمبرگ و پرسون در سال 1978 روشی ابداع کردند که بتوان در فواصل نزدیک سرعت ذره ای را تخمین زد و شعاع زون خسارت را به دست آورد] 8 [.آن ها از این روش برای تعیین زون خسارت در معدن Aitikو Leveaniemi استفاده کردند] 9 [و ] Yilmaz.]1 و Unlu از مدل اصالح شده این روش برای طراحی انفجار در تونل استفاده کردند] 11 [. در سال Hustrulid 22 و Lu یک اشتباه ریاضی در مدل هلمبرگ و پرسون یافتند و آن را اصالح کردند] 12 [. پس از آن NIOSH یک حل ریاضی برای معادالت روش اصالح شده ارائه داد. Iverson و همکاران از این معادله اصالح شده برای تعیین شعاع زون خسارت در معدن استیلواتر استفاده کردند] 13 [. 2- روش تحقیق در این پژوهش برای ارزیابی خسارت وارد شده به سنگ از سرعت ذره ای حداکثر به عنوان معیار خسارت استفاده می شود. برای تعیین سرعت ذره ای در فواصل مختلف از انفجار ابتدا معادله استهالک در معدن گل گهر تعیین می شود. به خاطر این که هدف تعیین زون خسارت و براورد سرعت در نزدیک انفجار است باید سرعت ذره ای حداکثر در فواصل نزدیک انفجار که امواج حجمی غالب هستند برداشت شود. سرعت ذره ای حداکثر عبارت است از مقدار بیشینه بردار منتجه سه مؤلفه سرعت طولی عرضی و شعاعی. برای این کار سرعت ذره ای حداکثر تعدادی تک چال در فاصله نزدیک برداشت می شود. پس از تعیین ثابت های مخصوص منطقه با استفاده از روش هولمبرگ و پرسون معادله انتگرالی برای انفجارهای معدن گل گهر به دست می آید. با حل عددی این انتگرال ها سرعت در نقاط مختلف به دست می آید و می توان برای تمرکز خرج های متفاوت منحنی طراحی رسم کرد. با انتخاب سرعت ذره ای حد اکثر مجاز شعاع زون خسارت تعیین می شود. طبق دستورالعمل هوک برای تعیین فاکتور اغتشاش در انفجارهای معدن روباز درون زون خسارت فاکتور اغتشاش 1 در نظر گرفته می شود. 3- فاکتور اغتشاش فاکتور اغتشاش درنسخه سال 22 معیار هوک و براون معرفی ودر تعیین پارامترهای mb s وa استفاده شد] 3 [: mb =mi exp) GSI 1 28 14D ( s = exp) GSI 1 9 3D ( a = 1 + 1 2 6 (e GSI 15 e 2 σ )1( )2( )3( که m و : s ثابت سنگ ( اندیس i مربوط به سنگ بکر و b مربوط به توده سنگ( :GSI شاخص مقاومت زمین-شناسی D: فاکتور اغتشاش است. این پارامترها در رابطه کلی معیارهوک و براون جای گذاری می شود: σ 1' = σ 3'+ σ ci)m b σ 3 3 ) σ ci + s( a )4( ci مقاومت تک محوره سنگ بکر '1 σ تنش موثر اصلی حداکثر و '3 σ تنش موثر اصلی حداقل است. 1-3- تعیین مقدار فاکتور اغتشاش و گسترش خسارت انفجار دو موضوع اصلی در به کارگیری فاکتور اغتشاش وجود دارد: انتخاب مقدار مناسب تعیین گسترش زون خسارت معادن روباز بزرگ اغتشاش شدیدی به خاطر انفجارهای تولیدی 12

13 بزرگ متحمل می شوند. به همین دلیل طبق دستورالعمل هوک میزان فاکتور اغتشاش برای زون خسارت ناشی از انفجار یک درنظر گرفته می شود. مهم ترین نکته در ارتباط با تعیین گسترش خسارت انفجار این است که فاکتور اغتشاش نباید برای تمام توده سنگ اطراف انفجار به کار برده شود. این یک اشتباه مدل سازی رایج است که می تواند به طور خیلی زیاد مقاومت سنگ و پایداری دیواره نهایی را کم تخمین بزند. فاکتور اغتشاش D باید فقط برای زون آشفته در نظر گرفته شود. خردایش سنگ حاصل از انفجار مقدار معینی از خسارت را به توده سنگ بین محدوده خرد شده و سنگ دست-نخورده وارد می کند) شکل 4-2 (. خواص این توده سنگ آسیب دیده پایداری شیبی را که بعد از برداشت توده خرد شده باقی می ماند راکنترل می کند] 6 [. 2-3- تخمین گسترش زون خسارت ارزیابی صحیح و دقیق خسارت ناشی از انفجار توسط پژوهشگران مختلفی انجام شده و روش های متنوعی ارائه شده است. بعضی از روش ها که عموما مورد قبول واقع شده است عبارتند از:اندازه گیری مستقیم ترک ها چال متقاطع و اندازه گیری تغییر در سرعت امواج p تأثیر فشار گاز ماده منفجره و لرزه نگاری] 14 [. معمول ترین روش برای تعیین خسارت ناشی از انفجار اندازه گیری لرزه های ناشی از انفجار است. سرعت ذره ای حداکثر )PPV( نه تنها از نظر تئوری متناسب با تنش ناشی از انفجار است بلکه همبستگی خوبی با میزان خسارت واقعی دارد. و از نظر عملیاتی ساده تر از سایر روش هاست. در این روش سرعت ذره ای حداکثر با در نظر گرفتن میزان خرج بر تأخیر در فواصل مختلف از انفجار تعیین می شود. با مقایسه سرعت در نقاط مختلف با سرعت ذره ای حداکثر مجاز شعاع زون خسارت تعیین می شود. از معایب این روش این است که به طور دقیق خسارت ناشی از انفجار را تعیین نمی کند و به نوع و جهت امواج توجهی ندارد] 14 [. معیار شکست بر اساس سرعت ذره ای حداکثر عموما برای محافظت از ساختمان های سطحی استفاده می شود که عموما فاصله زیادی تا محل انفجار دارند در فواصل دور از انفجار عموما امواج سطحی غالب هستند در حالی که تأثیر نزدیک انفجار نتیجه امواج فشاری-کششی یا برشی هستند. در معادله استهالک با توجه به این که فاصله نقطه موردنظر تا ستون خرج نسبت به طول خرج خیلی زیاد است فرض اساسی این است که ستون خرج به عنوان منبع نقطه ای درنظر گرفته می شود] 2 [. این فرض در مورد سرعت ذره ای حداکثر در فواصل نزدیک صحیح نیست و هولمبرگ و پرسون مدلشان را با احتساب طول ستون خرج نسبت فواصل نزدیک گسترش دادند] 15 [.بنابراین اولین قدم در فرآیند ارزیابی دامنه خسارت وارده به سنگ محاسبه سرعت ذره ای است. برای تعیین سرعت ذره ای حداکثر از روش سوئدی که توسط هولمبرگ و پرسون ارائه شده است استفاده می شود. 4- روش سوئدی شکل 1 یک پله را در یک سیستم مختصات )Z,R( را نشان می دهد. طول کل خرج )L( به یک سری قطعات کوچک تر با طول z )شکل 2-3 ( تقسیم می شود. از آن جائی که خرج دارای یک وزن بر واحد طول q است طول z دارای وزن زیر است] 8 [. W=q z )5( معادله عمومی برای سرعت ذره ای به عنوان تابعی از وزن خرج )W( و فاصله )R( از مرکز خرج کروی می تواند به شکل معادله 6 بیان شود. )6( )7( که در آن K ثابت های معادله استهالک هستند و برای یک منطقه و ماده منفجره مشخص ثابت هستند و با برازش سرعت ذره ای حداکثر میزان خرج برتأخیر حداکثر و فاصله افقی از انفجار در r رابطه 6 به دست می آیند. R فاصله شعاعی بین نقطه مشاهده ), z( و مرکز )z,r( خرج جزئی است. این به یک خرج متمرکز به طول z که در مقایسه با فاصله R کوچک است اعمال می شود. معادله 6 به شکل دیفرانسیلی به صورت معادله 8 نوشته می شود. )8( V = K Wα R β R = [(r r ) 2 + (z z ) 2 ] 1/2 dv = K(qdz)α R β شکل - 1 شکل مورد استفاده برای توضیح روش سوئدی] 17 [ شکل 2- تقسیم خرج به خرج های جزئی] 17 [

با جای گذاری معادله 7 در 8 : :)9( برای تعیین تأثیر کل در نقطه مشاهده ( o r( o, z بایستی تأثیرهای جزئی در امتداد طول کل خرج جمع شوند. این می تواند به دو طریق مختلف انجام شود. اولین روش عبارت است از محاسبه سهم هر کدام از خرج های جزئی در نقطه مشاهده. این تأثیرها با هم در یک زمان به نقطه مشاهده وارد نمی شوند و بنابراین این نکته بایستی مد نظر قرار گیرد. از طرف دیگر به دلیل این که آن ها از جهت های مختلف وارد می شوند بایستی ابتدا تأثیر هر خرج جزئی به مؤلفه های جهتی تجزیه و سپس جمع شوند. دو ساده سازی انجام می شود] 8 [: - صرف نظر کردن از اختالف زمان ورود تأثیر خرج های جزئی مختلف در نقطه مشاهده - استفاده از دامنه حداکثر که از هر خرج جزئی می آید بدون توجه به جهت ورود با این روش حداکثر دامنه ممکن در نقطه مشاهده محاسبه می شود. این رویکردی است که توسط هولمبرگ و پرسون مورد استفاده قرار گرفت )1978(. تأثیر کل خرج های جزئی با انتگرال گیری از معادله 9 تعیین می شود. همان-طور که از شکل 1 دیده می شود باالی خرج ( 1 z( برابر با T )انتهای گل گذاری( است و انتهای آن ( 2 )z برابر با: )انتهای اضافه حفاری( z2=h+j انتگرال گیری از معادله 9 معادله 1 را به دست می دهد. در سال 22 هاسترالید یک اشتباه در معادله انتگرالی هولمبرگ و پرسون یافت که توان α باید در داخل انتگرال باشد. و معادله به صورت معادله 14 در می آید] 12 [: )14( یک مدل اصالح شده توسط NIOSH به صورت زیر ارائه شد] 13 [: )15( از آن جایی که ΔL طول المان های خرج است این عبارت می تواند از زیر عالمت جمع خارج شود و به صورت زیر در بیاید: )16( بنابراین باید فاصله شعاعی المان i ام )Ri( از نقطه مشاهده تا وسط هر المان خرج باید تعیین شود و در مخرج به توان β برسد و با هم جمع شود. با بررسی دقیق معادله واضح است که PPV وابسته به طول خرج است که آن هم به توان α می رسد. فقط برای موارد خاص α=1 معادله برقرار است. برای > α 1 با کاهش طول خرج PPV به سمت صفر میل می کند. برای < α 1 با کاهش طول خرج PPV به سمت بی نهایت میل می کند بنابراین این رویکرد نمی تواند صحیح باشد. برای رفع این مشکل با حفظ سادگی روش هلمبرگ و پرسون و اصالح ریاضی مسئله مفاهیم اساسی توسط NIOSH بررسی شد. فرض های اساسی هلمبرگ و پرسون حفظ شد: *هم زمان رسیدن موج از تمام المان ها *جمع ساده دامنه موج رسیده از المان ها بدون در نظر گرفتن جهت رسیدن موج در حل جدید فاصله متوسط ( R ) برای همه خرج ها در نظر گرفته می شود. با تعیین ( R با استفاده از معادله زیر PPV تعیین می- شود] 13 [. )17( فاصله متوسط به صورت زیر به دست می آید: V= Kq α [ T H+J dz [r 2 +(z z ) 2 ] β 2α n PPV = 1 ΔPPV i = Kq α n (ΔL) α (R i ) β ] α ) 1 ) n PPV = 1 ΔPPV i = Kq α (ΔL) α n 1 (R i ) β PPV = Kq α / R β = K (ql) α / R β 1 ) (qdz) α dv = K = K ( [(r r ) 2 +(z z ) 2 ] β/2 H+J V = K [q J qdz [(r r ) 2 +(z z ) 2 ] β/2α)α dz [(r r ) 2 + (z z ) 2 ] β/2α ] )1( این رابطه می تواند به صورت عددی برای مقادیر مشخص از مورد ارزیابی قرار گیرد. یک حالت خاص از معادله 6 به صورت معادله 11 نوشته می شود که مربوط به لرزش زمین است. V = K ( R W 1/2)β )11( α z f R = 1 [(z z L ) 2 + (r r ) 2 ] 1 2 dz) z i )18( با مقایسه رابطه 6 و 11 مشخص می شود که این دو رابطه برای حالت خاص زیر یکسان هستند. = 2 )12( در این صورت رابطه 1 به صورت معادله 13 نوشته می شود] 17 [. H+J dz )13( V = K [q ] α که L=zf zi و سایر پارامترها در شکل 3 نشان داده شده اند. J [(r r ) 2 +(z z ) 2 ] 14

5- تعیین شعاع زون خسارت در معدن شماره یک گل گهر 1-5- تعیین معادله استهالک موج در فاصله نزدیک در فواصل نزدیک به انفجار امواج حجمی غالب هستند بنابراین معادله استهالک باید به صورت مجزا با اندازه گیری سرعت در فاصله کم تر از حدود 5 متر تعیین شود. بنابراین نمی توان از معادله استهالکی استفاده کرد که با داده های فواصل دور به دست آمده است زیرا در این فواصل امواج سطحی غالب هستند. در این پژوهش برای اندازه-گیری سرعت از دستگاه لرزه نگار Blastmate III ساخت کشور کانادا استفاده شد.حد اکثر سرعت ذره ای قابل اندازه گیری توسط این دستگاه 254 است. mm/s در فواصل نزدیک به انفجارهای تولیدی هم سرعت بیش تر از سرعت قابل اندازه گیری توسط دستگاه است هم خطر برخورد سنگ ناشی از پرتاب سنگ به دستگاه وجود دارد. برای رفع این مشکالت از انفجار تک چال استفاده شد تا با خطر کم تر برخورد سنگ و داشتن سرعت قابل اندازه گیری در فاصله نزدیک ثابت های مربوط به استهالک امواج حجمی در محدوده زون خسارت به دست آید. تعداد 1 داده سرعت مربوط به انفجار تک چال برای تعیین این معادله استهالک مورد استفاده قرار گرفت. برداشت داده ها در شرایط متفاوت آب زیرزمینی و زمین شناسی انجام شده است. شكل 4 برازش داده های ثبت شده برای داده های ثبت شده از انفجار های تک چال را نشان می دهد. چون خرج به صورت استوانه ای است فاصله مقیاس شده ریشه دوم استفاده شد. PVS = 22* w.477 R.954 )19( خط 95 درصد یعنی خطی موازی با خط برازش شده که 95 درصد داده ها در زیر آن قرار می گیرد معادله 2 معادله استهالک بر اساس خط 95 درصد را نشان می دهد. PVS= 391* w.477 R.954 )2( شکل 3- هندسه مدل ]13[NIOSH در این روابط R فاصله افقی برحسب متر W حداکثر وزن خرج بر هر تأخیر )حداکثر خرجی که در زمان کمتر از 8 میلی ثانیه منفجر می شود( بر حسب کیلوگرم PVS بردار منتجه سرعت ذره ای حداکثر بر حسب mm/s است. مقدار خرج در این معادله معرف قدرت انفجار است در صورت استفاده از مواد منفجره متفاوت الزم است یکی از مواد به عنوان مبنا در نظر گرفته شود و مقدار جرم خرج های دیگر براساس قدرت وزنی نسبت به این خرج مبنا محاسبه شود. در این پژوهش آنفو )ANFO( به عنوان خرج مبنا در نظر گرفته شده است و مقادیر قدرت وزنی اموالن دینامیت و پنتولیت با نسبت های به ترتیب 1/2 1/4 و 1/7 به وزن معادل آنفو تبدیل شده است. در این پژوهش چون برای به دست آوردن معادله استهالک از تک چال استفاده شده است خرج بر تأخیر حداکثر برابر با وزن خرج معادل با آنفو در هر چال است. 2-5 -تعیین منحنی طراحی روش سوئدی مرحله بعد از تعیین معادله استهالک در تعیین شعاع زون خسارت رسم منحنی های طراحی برای انفجارهای معدن است که در هر فاصله از انفجار سرعت ذره ای حداکثر را به دست می دهد. این منحنی با استفاده از ثابت های به دست آمده در معدن برای شرایط مختلف انفجار از قبیل هندسه چال وخرج گذاری قابل رسم است. برای محاسبه سرعت در فواصل مختلف از رابطه 17 استفاده شد و فاصله متوسط ( R ) با حل عددی انتگرال معادله 18 )روش ذوزنقه( در نرم افزار متلب به دست آمد. در این رویکرد فرض می شود که کل ستون خرج در زمان واحد منفجر می شود و جهات رسیدن موج به نقطه مشاهده مد نظر قرار نگرفته است انتظار می رود سرعت حداکثر در امتداد خط مربوط به نصف ارتفاع خرج رخ دهد)شکل 5(. شكل 4 - برازش داده های حاصل از انفجار 1 تک چال 15 معادله 19 معادله استهالک حاصل از برازش داده ها )خط 5 درصد( را نشان می دهد. شکل 5 - نمایش نقطه ای که سرعت حداکثر دارد.

PVS (mm/s) 3 25 2 15 1 5 q=4kg/m q=25kg/m 5 1 15 2 25 3 35 4 45 5 Horizontal Distance (m) اندازه هر المان خرج که برای محاسبه سرعت در نظر گرفته شده یک سانتی متر است و تا فاصله افقی 5 متر به ازای هر یک سانتی متر سرعت محاسبه شد. براساس معادله اصالح شده روش سوئدی توسط NIOSH منحنی برای دو تمرکز خرج 25 و 4 کیلوگرم برمتر که در معدن شماره یک گل گهر مورد استفاده است در محیط نرم افزار متلب) MATLAB ( رسم شد. طبق انفجارهای معمول در معدن طول گل گذاری 5 متر و طول خرج 12 متر در نظر گرفته شد. منحنی ها برای خرج آنفو رسم شده اند و به دلیل این که برای تعیین معادله استهالک آنفو به عنوان خرج مبنا در نظر گرفته شده است برای مواردی که از موادی غیر از آنفو استفاده شود تمرکز خرج نیز باید به تمرکز خرج معادل با آنفو تبدیل شود. مثال برای اموالیت مقدار تمرکز خرج در 1/2 ضرب شود] 16 [. وقتی در انفجار از سیستم نانل استفاده شود بین هر دوچال تأخیر 25 میلی ثانیه ای وجود دارد و باعث می شود موج حاصل از انفجار چال های مجاور هم با تأخیر به یک نقطه برسد. اما وقتی از فتیله انفجاری )کرتکس( استفاده شود چال های مجاور در یک ردیف باهم و بدون تأخیر منفجر می شود. در این حالت موج حاصل از انفجار هم زمان به نقاط مشترک می رسد. در حالتی که از سیستم نانل استفاده شود برای رسم منحنی و تعیین شعاع زون خسارت از تمرکز خرج مربوط به یک چال استفاده می شود و در حالتی که از کرتکس استفاده شود با توجه به فاصله داری چال ها در یک ردیف و شعاع زون خسارت یک چال از تمرکز خرج معادل با چند چال در تعیین شعاع زون خسارت و رسم منحنی طراحی استفاده می شود. شكل 6 منحنی طراحی رسم شده براساس ثابت های معادله استهالک با خط 5 درصد برای دو تمرکز خرج 25 و 4 کیلوگرم بر متر در سیستم نانل را نشان می دهد. شكل 7- منحنی طراحی براساس معادله استهالک 95 درصد )سیستم نانل( بنابراین در این نقطه سرعت حاصل از چال ها باهم جمع می شود. پس برای این حالت درصورتی که در روش سوئدی از تمرکز خرج یک چال استفاده شود سرعت پیش بینی شده کم تر از مقدار واقعی در آن نقطه خواهد بود. برای لحاظ کردن این تأثیر با توجه به هندسه مسئله و این که در محدوده شعاع زون خسارت موج حاصل از چه تعداد چال در یک نقطه به هم می رسد به جای تمرکز خرج یک چال از تمرکز خرج همان تعداد چال استفاده شد. شعاع زون خسارت در سنگ های مختلف برای یک تک چال حدود ده متر به دست آمد و فاصله داری چال ها در یک ردیف 6 متر فرض شد. درشکل 5 چال ها با فاصله داری 6 متر رسم شده اند وپیرامون هر چال دایره ای به شعاع 1 متر )در حدود شعاع زون خسارت( رسم شده است. همان طور که در شکل 8 مشاهده می شود موج حاصل از انفجار دوچال هم زمان در یک نقطه به هم می رسد )نقطه a(. به دلیل پیچیدگی شرایط برای تخمین محافظه کارانه-تر تمرکز خرج معادل با 3 چال برای رسم منحنی های طراحی سیستم کرتکس در نظر گرفته شد. 14 12 q=4kg/m q=25kg/m 1 PVS (mm/s) 8 6 4 2 شكل 7 منحنی طراحی رسم شده براساس ثابت های معادله استهالک با خط 95 درصد برای دو تمرکز خرج 25 و 4 کیلوگرم بر متر در سیستم نانل را نشان می دهد. در سیستم فتیله انفجاری )کرتکس( چال های در یک ردیف هم زمان منفجر می شود. در این حالت مانند شکل 2 موج انفجار چند چال هم زمان به یک نقطه )مانند نقطه a در شکل 5( که فاصله مساوی با چال ها دارد می رسد شكل 9 منحنی طراحی رسم شده براساس ثابت های معادله استهالک با خط 5 درصد برای دو تمرکز خرج 75 و 12 کیلوگرم بر متر در سیستم کرتکس را نشان می دهد. شكل 1 منحنی طراحی رسم شده براساس ثابت های معادله استهالک با خط 95 درصد برای دو تمرکز خرج 75 و 12 کیلوگرم بر متر در سیستم کرتکس را نشان می دهد. 5 1 15 2 25 3 35 4 45 5 Horizontal Distance (m) شكل 6- منحنی طراحی براساس معادله استهالک 5 درصد )سیستم نانل( شکل 8 - هندسه شعاع زون خسارت و چال در انفجار کرتکس 16

هاي ديواره ياپل شوند. محققین مختلفی برای تعیین سرعت ذره ای حداکثر بحرانی روابطی ارائه داده اند. منظور از سرعت ذره ای حداکثر بحرانی میزان سرعتی است که تنش حاصل از آن باعث تخریب آسیب دیدگی و ترک خوردگی توده سنگ می گردد. یکی از این روابط )معادله ) 21 براساس چگالی محیط سرعت انشار موج طولی و مقاومت کششی سنگ می باشد] 17 [. VV cccccccciiiiiiii = 111166 RRRR VVVV ρρ rr ) )21( V criical :سرعت ذره ای بحرانی )میلی متربرثانیه( RT مقاومت کششی )مگاپاسکال( ρ r چگالی محیط )تن بر متر مکعب( VC سرعت انتشار امواج طولی )متر بر ثانیه( با توجه به داده های موجود از آزمایش هایی که در گذشته در واحد آزمایشگاه مکانیک سنگ معدن گل گهر انجام شده تمامی پارامتر های معادله 21 تعیین شده است. سرعت ذره ای حداکثر برای هر جنس سنگ محاسبه شد و در جدول 1 آورده شده است. PVS (mm/s) 25 2 15 1 5 q=12kg/m q=75kg/m 5 1 15 2 25 3 35 4 45 5 Horizontal Distance (m) شكل 9 -منحنی طراحی براساس معادله استهالک 5 درصد )سیستم کرتکس( PVS (mm/s) 45 4 35 3 25 2 15 1 q=12kg/m q=75kg/m 3-5- تعیین سرعت ذره ای حداکثر بحرانی لرزه های ناشی از انفجار داراي دو تأثير برتوده سنگ هستند. ازيك طرف آن ها يك پارچگي سنگ يا پارامترهاي مقاومت فشاري آن راتحت تأثير قرارمي دهند وازطرف ديگر مي توانند باعث ريزش - 4-5 تعیین شعاع زون خسارت با توجه به منحنی های طراحی فاصله ای که در آن سرعت ذره ای حداکثر بحرانی اتفاق می افتد با استفاده از نرم-افزار متلب محاسبه شد. جدول 2 شعاع زون خسارت را برای جنس های مختلف سنگ از جدول 1 در انفجار های با سیستم نانل و کرتکس و با استفاده از معادله استهالک خط 95 درصد و 5 درصد را نشان می دهد. 5 5 1 15 2 25 3 35 4 45 5 Horizontal Distance (m) شكل 1- منحنی طراحی براساس معادله استهالک 95 درصد )سیستم کرتکس( جدول 1 - محاسبه سرعت ذره ای حداکثر بحرانی با استفاده از خصوصیات سنگ سرعت ذرهای حداکثر بحرانی )میلیمتر بر ثانیه( سرعت موج طولی )متر بر ثانیه( چگالی )تن بر متر مکعب( مقاومت کششی )مگاپاسکال( جنس سنگ شماره نمونه 4 2 3 1 مگنتیت هماتیت میکاشیست کوارتز شیست 44.5 /5 5 1.5 1.2 2.55 2.5 5555 144 156 114 154 124 151 542 آمفیبولیت 5 44 2.6 531 515 مادستون 5 4.2 4.65 424 33 کنگلومرا 5 3 2.35 2554 244 17

شعاع زون خسارت )متر( سیستم نانل تمرکز خرج 4 کیلوگرم بر متر جدول 2- تعیین شعاع زون خسارت برای انفجارهای معدن گل گهر در سنگ های مختلف تمرکز خرج 52 کیلوگرم بر متر سیستم کرتکس تمرکز خرج 54 کیلوگرم بر متر تمرکز خرج 52 کیلوگرم بر متر جنس سنگ مگنتیت هماتیت میکاشیست کوارتز شیست آمفیبولیت مادستون کنگلومرا شماره نمونه 5 4 2 4 5 52.1 55.45 5.55 1.45 5.44 4.24 44 45.4 4.55 4.41 54.41 55.5 4.1 52. 2.22 4.5 1.44 1.54 4.2 1.4 1.12 5.1 4.5 5.4 52.4 4.4 criterion - a 1988 update ; in15th Canadian Rock Mech. (ed. Curran. J.H);pp. 31 38 ; 1988. [5]Duncan C. Wyllie,Christopher W. Mah;Rock Slope Engineering-Civil and mining; 4th edition; vol. 33; pp. 3 8. ; 212. [6]Hoek.E; Blast Damage Factor D; RocNews; vol. February; pp. 1 7; 212. [7]Lundborg.N, R. Holmberg; The dependence of ground vibrations on distance and charge size ;swedish, 1978. [8]Holmberg.R, Persson.P ; The Swedish approach to contour blasting, inproc. IVth Conf. on Exp. and Blasting Tech;pp. 113 127 ; 1978. [9] Holmberg.R ; Evaluation of blast damage at the Leveaniemi open pit ; swedish; 1981. [1]Holmberg.R, Persson.P; vibration measurement during blasting in the vicinity of boliden AB s Aitik mine ; 1978. [11]Yilmaz.O, Unlu.T; An application of the modified Holmberg Persson approach for tunnel blasting design" ; Tunn. Undergr. Sp. Technol.;vol. 43; pp. 113 122, 214. [12] Hustrulid.W, Lu.W; Some general design concepts regarding the control of blast-induced damage during rock slope excavation ; Proc. 7th Rock Fragm. by Blasting; 22. [13] Iverson.S, Kerkering.C, Hustrulid.W, Srl.N; Application of the NIOSH-Modified Holmberg-Persson Approach to Perimeter Blast 6- بحث و نتیجه گیری در انفجارهای معادن روباز بزرگ اغتشاش شدیدی به خاطر موج انفجار و حذف وزن روباره در توده سنگ ایجاد می-شود. بنابراین برای سنگ هایی که در زون خسارت ناشی از انفجار هستند فاکتور اغتشاش یک درنظر گرفته شد. در این پژوهش برای تعیین زون خسارت از روش سوئدی اصالح شده استفاده شد. برای تعیین ثابت های استهالک در فاصله نزدیک از انفجار تک چال استفاده شد و ضریب میرایی /954 و مقدار ضریب ثابت برای خط 5 درصد 22 و برای خط 95 درصد 391 به دست آمد. منحنی های طراحی که سرعت را در فواصل مختلف انفجار نشان می دهند برای انفجار های معمول در معدن شماره یک گل گهر براساس معادله استهالک خط 5 و 95 درصد رسم شد. برای رسم منحنی های طراحی در سیستم انفجاری نانل از تمرکز خرج یک چال و برای سیستم انفجاری کرتکس به از تمرکز خرج مربوط به سه چال استفاده شد. 7- منابع [1]Scoble. M. J; Lizotte. Y. C, Paventi. M ; Measurement of blast damage" ;Min. Eng.;no. June, pp. 13 18, 1997. [2]Sun.C; Ph.D. Thesis; Damage zone prediction for rock blasting ; The Department of Mining Engineering ;University of Utah, 213. [3]Hoek. E, Carranza-Torres.C, Corkum.B ; Hoek-Brown failure criterion-22 edition inproceedings of the fifth North American rock mechanics symposium; pp. 267 73; 22. [4]Hoek.E, Brown.E ; The Hoek-Brown failure 18

; J. Geol. Min. Res., vol. 2, no. September, pp. 68 73, 21. ] 16 [رومیانی.م مطالعه و کنترل لرزه های ناشی از انفجار در معدن سنگ آهن گل گهر پایان نامه کارشناسی ارشد دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه شهید باهنر کرمان کرمان 1388 [17] Hustrulid.W; Blasting principles for open pit mining; vol1; Rotterdamo: A.A; Balkema publisher;1999. Design by Stephen Iverson, Chuck Kerkering, William Hustrulid NIOSH/SRL. [14] Trivino Parra L. F; Study of Blast-Induced Damage in Rock with Potential Application to Open Pit and Underground Mines Study of Blast- Induced Damage in Rock with Potential ; 212. [15] Arora.S, Dey.K; Estimation of near-field peak particle velocity: A mathematical model 19