کاهش قابل توجه در قیمت تمام شده با تغییر روش حفر از آتشکاری به مکانیکی بر اساس ویژگی های توده سنگ در معدن سنگ آهک سردار بوکان

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد مهندسی استخراج معدن، گروه مهندسی معدن، دانشگاه ارومیه، ارومیه

2 دانشیار گروه مهندسی معدن، دانشگاه ارومیه، ارومیه

10.30479/jmre.2019.10495.1252

چکیده

تغییر روش حفر از چالزنی و آتشباری به مکانیکی با استفاده از ماشین‌آلات دارای مزایای متعددی است.  میزان سستی توده‌ سنگ برجا مبنای مهمی برای تغییر روش حفر است.  چنانچه تغییر روش حفر امکان پذیر باشد، قیمت تمام شده صحیح هر روش نیز معیار مهمی است.  میزان سستی توده‌ سنگ برجا برای قابلیت حفر به روش مکانیکی با استفاده از بولدوزر را می‌توان با استفاده از ویژگی‌های توده‌سنگ نظیر مقاومت فشاری یک محوری و فاصله ناپیوستگی‌ها یا در حدود سست بازه تغییرات شاخص قابلیت انفجار BI)) و شاخص خردایش سنگ RFI)) مورد بررسی قرار داد.  خرج ویژه مبتنی بر ویژگی‌های توده‌سنگ برجا را می‌توان بر اساس شاخص BI یا RFI که با استفاده از آن قیمت تمام شده حداقل می‌شود، برآورد کرد. در این تحقیق پارامترهای توده‌سنگ برجا مربوط به شاخص قابلیت انفجار و شاخص خردایش سنگ در معدن سنگ آهک سردار بوکان اندازه‌گیری و برداشت شده و امتیازهای BI برابر 33/20  و RFI برابر 42 تعیین شده‌اند. مقاومت فشاری یک محوری برابر 38/13 و فاصله ناپیوستگی‌ها کمتر از 1/0 متر و همچنین هر یک از امتیازهای به دست آمده مربوط به آستانه سستِ شاخص‌های BI و RFI  است که در چنین شرایطی بولدوزر قادر است، ماده معدنی را حفر کند.  خرج ویژه حاصل از امتیاز BI برابر 18/0 کیلوگرم بر مترمکعب و خرج ویژه حاصل از امتیاز RFI برابر 253/0 کیلوگرم بر متر مکعب حاصل شد.  طی عملیات چالزنی و آتشباری در چند مرحله با تغییر الگوی چال‌ها کلیه هزینه‌های بخش‌های مختلف و قیمت تمام شده فرآیند چالزنی و آتشباری به روش صحیح تعیین شد.  عملیات آتشباری برای خرج ویژه 253/0 کیلوگرم بر متر مکعب به عنوان خرج ویژه حداقل نیز اجرا شد و بر اساس خرج ویژه حداقل، قیمت تمام شده برابر 14434 ریال بر مترمکعب (6443ریال بر تن) مربوط به سال 1396 حاصل شد.  برای جایگزین روش حفر از چالزنی و آتشباری به مکانیکی،از بولدوزر استفاده شد و قیمت تمام شده حفر با استفاده از بولدوزر 8319 ریال بر متر مکعب (3713 ریال بر تن) مربوط به سال 1396 حاصل شد که 58 درصد قیمت تمام شده حفر به روش چالزنی و آتشباری در حالت اجرای الگوی بهینه (خرج ویژه حداقل) است.  امکان تغییر روش حفر سنگ از آتشباری به مکانیکی می‌تواند تحول مهمی در بهره‌وری اقتصادی، ایمنی و زیست محیطی باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The Significant Reduction in Cost Price by Changing Excavation from Blasting to Mechanical Method Based on Rock Mass Properties in Sardar Bucan Limestone Mine

نویسندگان [English]

  • G. Sadegheslam 1
  • H. Moomivand 2
1 M.Sc, Dept. of Mining Engineering, Urmia University, Urmia, Iran
2 Associate Professor, Dept. of Mining Engineering, Urmia University, Urmia, Iran
چکیده [English]

Changing excavation from drilling and blasting to mechanical method has many advantges related to the environmental health, safety, and economic benefits. The rock mass weakness degree due to the possibility of excavation by a bulldozer can be the important basis for the changing the excavation method. In adition, the cost price of each method is also an important criterion. The rock mass weakness degree can be investigated using rock mass properties such as uniaxial compressive strength (UCS) and discontinuity spacing or relatively lower limit of blastability index (BI) or at the higher limit of rock fragmentation index (RFI). UCS=13.38 MPa, discontinuity spacing<0.1 m, BI=20.33 and RFI=42 were obtained in Sardar Bucan limestone mine. The powder factors were also obtained 0.18 kg/m3 and 0.253 kg/m3 for using BI and RFI respectively. Drilling and blasting operations were carried out for using different powder factors espacialy for minimum powder factor of 0.253 kg/m3 with burden to blasthole diameter ratio of 42 corresponding RFI=42. The cost price was assessed 14434 Rls/ m3 (6443 Rls/ton) for powder factor of 0.253 kg/m3. Mechanical excavation using a bulldozer was applied to replace the method of drilling and blasting, and the cost price of excavation by bulldozer was obtained equal to 8319 Rls/m3 (3713 Rls/ton), which was 58% of the cost of drilling and blasting method at the optimized conditions. The possibility of changing excavation from blasting to mechanical method can be an important development in the safety, economic and environmental benefits.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Excavation
  • Blasting
  • Mechanical
  • Bulldozer
  • Cost price
[1]     صادق اسلام، گ.؛ 1397؛ "بررسی آستانه تغییر روش حفر از آتشباری به مکانیکی بر اساس قابلیت انفجار توده سنگ سست با ملاحظه قیمت تمام شده". پایان‌نامه کارشناسی ارشد، استخراج معدن، دانشگاه ارومیه، 106 صفحه.

[2]     Pal Roy, P. (2005). “Rock Blasting :Effects and Operations”. Blkema, pp. 345.

[3]     Sen, G. C. (1993). “Blasting Technology for Mining and Civil Engineering”. University of New South Wales Press, LTD, Sydney, Australia, pp. 143.

[4]     Berta, G. (1990). “Explosives: an Engineering Tool”. Italesplosivi, Milano, Italy.

[5]     Anderson, O. (1952). “Blast hole burden design - introducing a new formula”. Australian Institute of Mining and Metallurgy, 166 –167: 115–1130.

[6]     Ash, R. L. (1963). “The mechanics of rock breakage (Part 2) – Standards for blasting design”. Pit and Quary, 56(3): 126-131.

[7]     Kaya A., Bulut F., Alemdağ S., 2011. “Applicability of excavatability classification systems in underground excavations: A case study”. Scientific Research and Essays Vol. 6 (25), pp. 5331-5341.

[8]     Langfors, U., and Kihlstrom, B. (1978). “The modern technique of rock blasting”. John Wiley and Sons, Inc. New York, pp. 405.

[9]     Lilly, P. A. (1986). “An empirical method of assessing rock mass blastability”. Julius Kruttschnitt Mineral Research Center, 89–92.

[10]  Lilly, P. A. (1992). “The use of blastability index in the design of blasts for open pit mines”. In: Proceedings of the West Australian conference on mining geomechanics. Kalgoorlie,WA: Western Australian School of Mines, 421–426.

[11]  Moomivand, H. (2007). “Development of a new method for blasthole pattern design in open pit mines”. Journal of Engineering Faculty, Tehran, University, 41(3): 355 – 361.

[12]  Hudson, J. A. (1992). “Rock Systems Engineering: Theory and Practice”. Ellishorwood, Chicester.

[13]  Hagan, T. N. (1995). “The effect of rock properties on the design and results of tunnel blasts”. Journal of Rock Mechanics and Tunnelling Technology, 1(1):  25-39.

[14]  Chakraborty, A. K., Raina, A. K., Ramulu, M., Choudhury, P. B., Haldar, A., Sahu, P., and Bandopadhyay, C. B. (2014). “Parametric Study to Develop Guidelines for Blast Fragmentation Improvement in Jointed and Massive Formations”. Engineering Geology, 73: 105-116.

[15]  Faramarzi, F., Mansouri, H., and Ebrahimi Farsangi, M. A. (2013). “A rock engineering systems based model to predict rock fragmentation by blasting”. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 60: 82-94. https://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2012.12.045.

[16]  Cunningham, C. V. B. (1978). “Fragmentation estimation and the Kuz – Ram model”. The 2nd International Symposium on Rock Fragmentation by Blasting, Keystone Colorado, 475-487.

[17]  Hamdi, E., Du Mouza, J. A. (2005). “A methodology for rock mass characterisation and classification to improve blast results”. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 42(2): 177-194. https://doi.org/10.1016/j.ijrmms.2004.07.005.

[18]  Kiliç, A. M., Yasar, E., Erdogan, Y., and Ranjith, P. G. (2009). “Influence of rock mass properties on blasting efficiency”. Scientific Research and Essay, 4(11): 1213-1224.

[19]  Singh, P. K., Roy, M. P., Paswan, R. K., Sarim, M. D., Kumar, S., and Anjan Jha, R. R. (2016). “Rock fragmentation control in opencast blasting”. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 8: 225-237.

[20]  Franklin, J. A., Broch, E., and Walton, G. (1971). “Logging the mechanical character of rock”. Institute of Mining and Metallurgy, 80: 1-9.

[21]  Karpuz, C., Pasamehmetoglu, A. G., Bozdag, T., and Muftuoglu, Y. V. (1990). “Rippability assessment in surface coal mining”. In Proceedings of the fourth international symposium on mine planning and equipment selection, Calgary, Rotterdam: Balkema, 315–322.

[22]  MacGregor, F., Fell, R., Mostyn, G. R., Hocking, G., and Nally, G. (1994). “The estimation of rock rippability”. Quarterly Journal of Engineering Geology, 27: 123–44.

[23]  Liang, M., Mohamad, E. T., Komoo, I., and Ma, C. K. (2017). “An excavatability classification system for surface excavation in sedimentary rocks”. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 76: 241–251. DOI: 10.1007/s10064-015-0807-9.

[24]  Pettifer, G. S., and Fookes, P. G. (2014). “A revision of the graphical method for assessing the excavability of rock”. Quarterly Journal of Engineering Geology, 27: 145–64.

[25]  Basarir, H., and Karpuz, C. A. (2004). “Rippability classification system for marls in lignite mines”. Engineering Geology, 74: 303–18.

[26]  Iphar, M., and Goktan, R. M. (2006). “An application of fuzzy sets to the Diggability Index Rating Method for surface mine equipment selection”. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, 43: 253–266.

[27]  Amin, M., Huei, C. S., Hamid, Z. A., and Ghani, M. K. (2009). “Rippability assessment of rock based on specific energy and production rate”. 2nd Construction Industry Research Achievement International Conference.

[28]  Tsiambaos, G., and Saroglou, E. H. (2010). “Excavatability assessment of rock masses using the Geological Strength Index (GSI)”. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 69: 13–27.

[29]  Dindarloo, S. R., and Siami-Irdemoosa, E. (2015). “Ground rippability classification by decision trees”. Transactions of The Society for Mining, Metallurgy & Exploration, 338: 492–501.

[30]  Pebrianto, R., Asof, M., Susilo, B. K.,  and Gofar, N. (2014). “Evaluation of factors affecting ripping productivity in open pit mining excavation”. Electronic Journal of Geotechnical Engineering, 19: 10447–1045.

[31]  Bellairs, P. (1990). “Rock properties and their effect on blasting results”. Dyno Westfarmers Limited Explosives.

[32]  ISRM, (1981a). “Suggested methods for determining the uniaxial compressive strength and deformability of rock materials”. In Brown, E. T., Editor, Rock characterization, testing and monitoring ISRM suggested methods, Oxford: Pergamum Press, pp. 113.

[33]  ISRM, (1981b). “Suggested methods for determining water content, porosity, density, absorption and related properties”. In Brown, E. T., Editor, Rock characterization, testing and monitoring ISRM suggested methods, Oxford: Pergamum Press, pp. 113.