مدلسازی زمین‌آماری تخریب پذیری توده‌سنگ مبتنی بر روش تجربی لابسچر در معدن سه‌چاهون

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی معدن و متالورژی، دانشگاه یزد، یزد

2 دانشیار، دانشکده مهندسی معدن و متالورژی، دانشگاه یزد، یزد

چکیده

انتخاب روش‌های استخراج تخریبی در معادن زیرزمینی مستلزم شناخت ویژگی‌های ژئومکانیکی توده‌سنگ است. شاخص قابلیت تخریب یک پارامتر کلیدی برای انتخاب روش‌های استخراج تخریبی است. برای ارزیابی این شاخص، روش‌های تجربی مختلفی ارایه شده که مبتنی بر طبقه‌بندی مهندسی توده‌سنگ است. روش تجربی لابسچر بر ‌اساس طبقه‌بندی توده‌سنگ در پروژه‌های معدنی و شعاع هیدرولیکی فضای زیربرش، یکی از روش‌های قابل قبول در این زمینه است. در این مطالعه ویژگی‌های ژئومکانیکی موثر در قابلیت تخریب بر اساس داده‌های سطحی و زیرسطحی با استفاده از روش‌های زمین‌آماری مدلسازی شده‌اند. به این صورت که بر اساس روش طبقه‌بندی لابسچر قابلیت تخریب توده‌سنگ با انتخاب بلوکی با ابعاد 25×25×25 متر برآورد شد. از طرفی بر اساس منحنی تخریب لابسچر، روابط مورد نیاز برای بررسی این قابلیت بر اساس طبقه‌بندی توده‌سنگ در پروژه‌های معدنی و شعاع هیدرولیکی به دست آمده است. در این مطالعه داده‌های آنومالی شماره 12 معدن سه‌چاهون به عنوان مطالعه موردی بررسی شد و مدلسازی زمین‌آماری و وضعیت تخریب‌پذیری منطقه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این بررسی نشان می‌دهد که با در نظر گرفتن شعاع هیدرولیکی 12/5 متر، بیش از 80 درصد بلوک‌ها دارای قابلیت تخریب می‌شوند و بقیه بلوک‌ها در شرایط گذار قرار دارند، بنابراین نتیجه‌گیری می‌شود که منطقه مورد مطالعه دارای قابلیت تخریب مناسب برای به کارگیری روش‌های تخریبی است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Geostatistical modelling of rock mass cavability based on laubscher approach in Sechahoon Mine

نویسندگان [English]

  • A. Jabinpour 1
  • A. Yarahmadi Bafghi 2
  • J. Gholamnejad 2
1 PhD Student, Dept. of Mining and Metallurgy, Yazd University
2 Associate Professor, Dept. of Mining and Metallurgy, Yazd University
چکیده [English]

geomechanical properties of rock mass is a prerequisite for method selection in caving underground mining. Cavability index of rock mass is a key parameter in selecting those methods. , Some practical methods have been presented based on engineering rock mass classifications for the assessment of this index. Laubscher approach based on MRMR and Hydraulic Radius of undercut was one of acceptable methods in cavability assessment. In this study, geomechanical properties of rock mass which are influential on cavability were modeled by geostatistical tools based on surface and under surface data gained. Cavability of rock mass was estimated based on Laubscher approach by a model with 25×25×25 m blocks. Moreover, according to Laubscher Cavability Chart, the required equations were defined to assess this according to the classification of rock mass in mining projects  and HR was obtained . in this study, Anomaly XII Sechahoon Mine data was investigated as case study and the associated cavability was estimated by geostatistical modelling. The results for HR=12.5 demonstrate that more than 80% of blocks adequately fall in thecavability condition while  the rest of blocks fall in transition condition. Therefore this case study presents  suitable cavability since the first step in mining method selection has been suggested for caving underground mining.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Geostatistical modelling
  • Cavability
  • Rock mass
  • Anomaly XII Sechahoon Mine

[1]     Rafiee, A., and Vinches, M. (2008). “Application of geostatistical characteristics of rock mass fracture systems in 3D model generation”. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 45(4): 644-652.

[2]     Ferrari, F. (2014). “Rock mass characterization and spatial estimation of geomechanical properties through geostatistical techniques”. PhD thesis, Università degli studi di Milano.

[3]     Doustmohammadi, M., Jafari, A., and Asghari, O. (2014). “Application of Geostatistical Modelling to Study the Exploration Adequacy of Uniaxial Compressive Strength of Intact Rock alongthe Behesht-Abad Tunnel Route”. International Journal of Mining & Geo-Engineering. 48(2): 127-137.

[4]     Houlding, S. (2000). “Practical geostatistics: modeling and spatial analysis”. Manual. Vol. 1. Springer Science & Business Media.

[5]     Hammah, R., and Curran, J. (2006). “Geostatistics in Geotechnical Engineering: Fad or Empowering?”. In GeoCongress, Geotechnical Engineering in the Information Technology Age, 1-5.

[6]     Barla, G., Scavia, C., Antonellis, M., Guarascio, M., (1987). “Characterization of rock mass by geostatistical analysis at the Masua Mine”. In 6th ISRM Congress, International Society for Rock Mechanics.

[7]     Van de Wall, I. A., and Msc, J. A. (1997). “Characterization of the geotechnical properties of rock material for construction purposes”. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 34(3-4): 319.e1-319.e12.

[8]     Archambault, G., Gentier, S., Riss, J., and Flamand, R.,(1997). “The evolution of void spaces (permeability) in relation with rock joint shear behavior”. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 34(3-4): 14.e1-14.e15.

[9]     شادمان، م.؛ حسنی، ح.؛ معارفوند، پ.؛ مدنی، ح.؛ 1393؛ "تحلیل پایداری شیب معدن بر اساس تفسیر زمینآماری پارامترهای ژئوتکنیکی". پنجمین کنفرانس مهندسی معدن. انجمن مهندسی معدن ایران.

[10]  Pishbin, M., Fathianpour, N., and Mokhtari, A. R. (2016). “Uniaxial Compressive Strength spatial estimation using different interpolation techniques”. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 89(Supplement C): 136-150.

[11]  خراسانی، ع.؛ حسینی، ع.؛ اصغری، الف.؛ امینی، م.؛1393؛"کاربرد زمینآمار در مکانیک سنگ، مطالعه موردی:تخمین مدول تغییر شکل تودهسنگ ساختگاه سد خرسان یک". پنجمین کنفرانس مکانیکسنگ ایران. انجمن مکانیکسنگ ایران.

[12]  Pinheiro, M., Vallejos, J., Miranda, T., and Emery, X. (2016). “Geostatistical simulation to map the spatial heterogeneity of geomechanical parameters: A case study with rock mass rating”. Engineering Geology, 205: 93-103.

[13]  Sotiropoulos, N., Benardos, A., and Mavrikos, A. (2016). “Spatial Modelling for the Assessment of Geotechnical Parameters”. Procedia Engineering, 165: 334-342.

[14]  Chiles, J. (1989). “Three-dimensional geometric modeling of a fracture network”. In Geostatistical, sensitivity, and uncertainty methods for ground-water flow and radionuclide transport modeling, Proceedings.

[15]  Villaescusa, E., and Brown, E. (1990). “Characterizing joint spatial correlation using geostatistical methods”. Rock joints, Balkema Rotterdam, 115-122.

[16]  Blanchin, R., and Chiles, J. P. (1993). “The Channel Tunnel: Geostatistical prediction of the geological conditions and its validation by the reality”. Mathematical Geology, 25(7): 963-974.

[17]  Tavchandjian, O., Rouleau, A., Archambault, G., Daigneault, R., and Marcotte, D. (1997). “Geostatistical analysis of fractures in shear zones in the Chibougamau area: applications to structural geology”. Tectonophysics, 269(1): 51-63.

[18]  Castaing, C., Genter, A., Chiles, J. P., Bourgine, B., and Ouillon, G. (1997). “Scale effects in natural fracture networks”. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 34(3-4): 45.e1-45.e18.

[19]  Srivastava, R. M., Frykman, P., and Jensen, M. (2005). “Geostatistical simulation of fracture networks”. Geostatistics Banff 2004, 295-304.

[20]غضنفری‌نیا، ج.؛ الوان ‌دارستانی، ر.؛ کاظمیان‌ ، م.؛ 1383؛"شبیه سازی زمینآماری ناپیوستگیها در معادن سنگ ساختمانی".چهارمین کنفرانس دانشجویی مهندسی معدن، دانشگاه شهید باهنر کرمان.

[21]  Seguret, S. A., Moreno, C. G., and Rivera, R. F. (2014). “Geostatistical evaluation of fracture frequency and crushing”. In Geomechanical design and geomechanical characterization, Universidad de Chile, Santiago de Chile, Chile.

[22]  دوست محمدی،م.؛جعفری،الف.؛اصغری،الف.؛ 1393؛"تخمین زمینآماری شرایط ناپیوستگیها در تونلا نتقال آب بهشتآباد". پنجمین کنفرانس مهندسی معدن،انجمن مهندسی معدن ایران.

[23]  Nazari Ostad, M., Asghari, O., Emery, X., Azizzadeh, M., and Khoshbakht, F. (2016). “Fracture network modeling using petrophysical data, an approach based on geostatistical concepts”. Journal of Natural Gas Science and Engineering, 31(Supplement C): 758-768.

[24]  کرمپورراد، ح.؛ یاراحمدی بافقی، ع.؛ 1387؛"بررسی وابستگی فضایی پارامترهای هندسی ناپیوستگیها (مطالعه موردی: بلوک تکتونیکی معدن چغارت)". دومین کنفرانس مهندسی معدن ایران،دانشگاه تهران. 

[25]  باغیانی،م.؛ 1394؛"مدلسازی هندسی ناپیوستگیهای معدن فسفات اسفوردی بافق". پایاننامه کارشناسیارشد، دانشکده علوم، دانشگاه فردوسی مشهد.

[26]  Hoerger, S. F., and Young D. S. (1987). “Predicting local rock mass behavior using geostatistics”. In The 28th US Symposium on Rock Mechanics (USRMS), American Rock Mechanics Association.

[27]  Gentier, S., Riss, J., Archambault, G., Flamand, R., and Hopkins, D. (2000). “Influence of fracture geometry on shear behavior”. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 37(1): 161-174.

[28]  Stavropoulou, M., Exadaktylos, G., and Saratsis, G. (2007). “A Combined Three-Dimensional Geological-Geostatistical-Numerical Model of Underground Excavations in Rock”. Rock Mechanics and Rock Engineering, 40(3): 213-243.

[29]  Ozturk, C., and Simdi, E. (2014). “Geostatistical investigation of geotechnical and constructional properties in Kadikoy–Kartal subway, Turkey”. Tunnelling and Underground Space Technology, 41: 35-45.

[30]اسدالهی، ف.؛ منصوری، ح.؛ ابراهیمیفرسنگی، م.؛ 1393؛"تخمین پارامترهای موثر بر قابلیت انفجار به روش زمینآمار در معدن شماره 1 سنگآهن گلگهر". پنجمین کنفرانس مهندسی معدن، انجمن مهندسی معدن ایران.

[31]  Bieniawski, Z. T. (1989). “Engineering rock mass classifications: a complete manual for engineers and geologists in mining, civil, and petroleum engineering”. John Wiley & Sons.

[32]  Ayalew, L., Reik, G., and Busch, W. (2002). “Characterizing weathered rock masses-a geostatistical approach”. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 39(1): 105-114.

[33]  Ozturk, C. A., and Nasuf, E. (2002). “Geostatistical assessment of rock zones for tunneling”. Tunnelling and Underground Space Technology, 17(3): 275-285.

[34]  Oh, S., Chung, H., and Lee, D. K. (2004). “Geostatistical integration of MT and borehole data for RMR evaluation”. Environmental Geology, 46(8): 1070-1078.

[35]  دبیری، ف.؛ کریمی‌نسب، س.؛ جلالی‌فر، ح.؛ 1388؛ "زونبندی ژئومکانیکی محدوده مغار سد بختیاری با استفاده از زمینآمار". سومین کنفرانس مهندسی معدن، دانشگاه یزد.

[36] Yu ,Y. (2010). “Geostatistical interpolation and simulation of RQD measurements”. PhD thesis, University of British Columbia.

[37]  دبیری، ف.؛ کریمی‌نسب، س.؛ رفیعا، ف.؛ 1390؛ "طبقهبندی تودهسنگ محدوده ساختگاه سد بختیاری با استفاده از روش زمینآمار". چهارمین کفرانس مکانیک سنگ ایران، دانشگاه شهید بهشتی.

[38]  Egana, M., and Ortiz, J. M. (2013). “Assessment of RMR and its uncertainty by using geostatistical simulation in a mining project”. Journal of GeoEngineering, 8(3): 83-90.

[39]  شادمان، م.؛ حسنی، ح.؛ معارف وند، پ.؛ زمانی، ح.؛ 1393؛"مدلسازی زمینآماری اندیس مقاومت زمینشناسی در دیوارههای پیت شماره یک معدن سنگ آهن گل گهر، کرمان، جنوب شرق ایران". پنجمین کنفرانس مکانیک سنگ ایران، انجمن مکانیک سنگ ایران.

[40]  Oh, S. (2013). “Geostatistical integration of seismic velocity and resistivity data for probabilistic evaluation of rock quality”. Environmental Earth Sciences, 69(3): 939-945.

[41]  Ferrari, F., Apuani, T., and Giani, G. P. (2014). “Rock Mass Rating spatial estimation by geostatistical analysis”. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 70(Supplement C): 162-176.

[42] Kaewkongkaew, K., Phien-wej, N., and Kham-ai, D. (2015). “Prediction of rock mass along tunnels by geostatistics”. KSCE Journal of Civil Engineering, 19(1): 81-90.

[43]  وزیری، و.؛ خادمی حمیدی، ج.؛ صیادی، الف.؛ 1395؛"رده‏بندی سقف کارگاه در معادن زغال‏سنگ با استفاده از تحلیلگر زمینآماری و GIS". نشریه علمی-پژوهشی مهندسی معدن، دوره سی‌ام، شماره 11، ص 62-51.

[44]  Laubscher, D., and Jakubec, J. (2001). “The MRMR rock mass classification for jointed rock masses. Underground Mining Methods: Engineering Fundamentals and International Case Studies”. WA Hustrulid and RL Bullock (editors), Society of Mining Metallurgy and Exploration (SMME),  475-481.

[45]  Laubscher, D. (2000). “Block caving manual”. Prepared for the International Caving Study, JKMRC and Itasca Consulting Group, Brisbane.

[46]  Trueman, R., Mikula, P., Mawdesley, C., and Harries, N., (2000). “Experience in Australia with the application of the Mathews' method for open stope design”. CIM Bulletin, 93(1036): 162-167.

[47]  Potvin, Y. (1988). “Empirical open stope design in Canada”. University of British Columbia.

[48]  Suorieni, F. T. (2010). “The stability graph after three decades in use: Experiences and the way forward”. International journal of mining, Reclamation and Environment, 24(4): 307-339.

[49]  Laubscher, D. H. (1981). “Selection of Mass Underground Mining Method”. In Design and Operation of Caving and Sublevel Stoping mines, AIME: New York.

[50]  Huwaldt, J. A., and Steinhorst, S. (2013). “Plot digitizer”. Software package.

[51] Chiles, J. P., and Delfiner, P. (2009). “Geostatistics: modeling spatial uncertainty”. John Wiley & Sons, 497.

[52] Lloyd, C. D., and Atkinson, P. M. (2004). “Increased accuracy of geostatistical prediction of nitrogen dioxide in the United Kingdom with secondary data”. International Journal of Applied Earth Observation and