فصلنامه علمی علوم زمین

فصلنامه علمی علوم زمین

واکاوی شکستگی‏‌ها برای بهینه‌‏سازی استخراج سنگ ساختمانی به کمک روش‏‌های عددی؛ ‏پژوهش موردی در گستره معدنی سنگ مرمریت ملیکا، استان کرمان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه علوم زمین، دانشگاه آزاد اسلامى، واحد علوم و تحقیقات، تهران، ایران
2 پژوهشکده علوم‌زمین، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور، تهران، ایران
چکیده
شکستگی‏‌ها و ناپیوستگی‌‏های طبیعی مانند درزه‏‌ها، گسل‏‌ها و لایه‌‏بندی اثری دوگانه بر استخراج سنگ‏‌های ساختمانی دارند. این ناپیوستگی‏‌ها از سویی می‌‏توانند به استخراج آسان‌‏تر توده‌‏های سنگ کمک کنند و از سوی دیگر می‏‌توانند سبب کاهش ابعاد بلوک‏‌های استخراج شده و کاهش کیفیت سنگ گردند. از این رو، بررسی دقیق ناپیوستگی‌‏های طبیعی در معادن سنگ از دیدگاه هندسه، فاصله‏‌داری، ویژگی‏‌های سطح و مانند آن می‌‏تواند در برنامه‌‏ریزی و مدیریت استخراج و بهره‌‏برداری صحیح از معدن کلیدی باشد. در این پژوهش، گسترش درزه‌‏ها و شکستگی‏‌های توده سنگ و پیچیدگی هندسی آن‏‌ها در محدوده معدنی سنگ مرمریت ملیکا واقع در استان کرمان به عنوان نمونه موردی واکاوی شده است. پس از برداشت میدانی و ارزیابی زمین‌‏شناسی ساختاری گستره معدن، از ویژگی‌‏های یادشده در نرم‌‏افزار 3DEC استفاده شد تا مدلی سه‏‌بُعدی برای استخراج بهینه معدن تهیه شود. در فرایند بهینه‌‏سازی استخراج، بیشترین و مناسب‏‌ترین تعداد بلوک‏‌های قابل استخراج به طور مستقیم از راه مدل نرم‏‌افزاری یادشده بررسی شد. بر پایه نتایج این پژوهش، هنگام استخراج سنگ با پیشروی از جهت‏‌های جنوب به شمال و خاور به باختر به ترتیب بیشترین و کمترین بازده بلوک‏‌های سالم را می‌‏توان انتظار داشت. همچنین این مدل‌‏سازی نشان می‌‏دهد با افزایش ژرفا، میزان بازیابی نیز در ژرفا‏های 22 تا 25 متری به بیشینه می‌‏رسد. مطالعات ما نشان می‏‌دهند افزون بر هندسه و آرایش فضای شکستگی‏‌ها، شیب توپوگرافی معدن نیز باید برای بهینه‏‌سازی جهت برداشت، مورد واکاوی قرار گیرد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


آقانباتی، ع.، 1389، زمین‏‌شناسی ایران. سازمان زمین‏‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور، چاپ سوم، 619 ص.
الوان‌‏دارستانی، ر.، و کوهی‌‏اصفهانی، و.، 1390، مطالعات درزه‌‏نگاری و بررسی‏‌های ژئومکانیکی در طراحی و استخراج معادن سنگ ساختمانی، مطالعه موردی: معدن مرمریت برد شیراز. فصلنامه علمی پژوهشی زمین و منابع واحد لاهیجان، سال چهارم، شماره اول، بهار 1390، ص 11-16.
بصیری، م.، و پرتاشک، ا.، 1390، تحلیل ساختاری شکستگی‌‏های معادن و محدوده‏‌های اکتشافی سنگ‌‏های ساختمانی و تزئینی به منظور برآورد امکان استخراج. مجموعه مقالات سی‏‌امین گردهمایی علوم زمین، سازمان زمین‏‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور.
حاج‌‏ملاعلی، ع.، 1374، نقشه زمین‏‌شناسی راور، مقیاس 1:100,000، سازمان زمین‌‏شناسی و اکتشافات معدنی کشور.
شفیعی، ش.، عبادی، م.، و ترکاشوند، م.، 1391، تحلیل ناپیوستگی‌ها در معادن سنگ ساختمانی و اهمیت آن در بهینه‌سازی استخراج (مطالعه موردی معدن سنگ ساختمانی سعیدی، کرمان). فصلنامه علمی علوم زمین، تابستان 91، سال بیست و یکم، شماره 84، ص 89-98. https://doi.org/10.22071/gsj.2012.53961.
عطایی، م.، صالح‏آبادی، ه.، و رفیعی، ر.، 1400، تعیین جهت بهینه استخراج به منظور بیشینه سازی کوپ دهی سنگ ساختمانی با استفاده از مدل سازی ناپیوستگی ها (مطالعه موردی معدن تراورتن کپیول). فصلنامه علمی-پژوهشی انجمن زمین‏‌شناسی مهندسی ایران، دوره 14، شماره 2، شهریور 1400، ص 15-29.
قاسمی، م.ر.، 1387، پایه‏‌های زمین‏‌شناسی ساختمانی. سازمان زمین‏‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور، 320 ص.
مجیدی‏‌فرد، م.ر.، و قاسمی، م. ر.، 1402، نقشه زمین‏‌شناسی شمشیرآباد، مقیاس 1:100,000، سازمان زمین‏‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور.
میکائیل، ر.، 1390، ارایه سیستم طبقه‌‏بندی جدید برای ارزیابی قابلیت برش سنگ‏‌های ساختمانی و بهینه‏‌سازی پارامترهای برش. رساله دکترا، دانشکده مهندسی معدن دانشگاه صنعتی شاهرود، 227 ص.
Aghanabati, A., 2010. Geology of Iran. Geological Survey of Iran, Third Edition, 619 p. (In Persian).
Alvan-Darestani, R., and Kouhi-Esfahani, V., 2011. Joint studies and geomechanical investigations in the design and extraction of construction stone mines, case study: Shiraz marble mine. Quarterly Scientific Research Journal of Land and Resources, Lahijan Branch, Year 4, Issue 1, Spring 2011, 11-16. (In Persian).
Ataei, M., Salehabadi, H., and Rafiei, R., 2011. Determining the Optimal Extraction Direction to Maximize Construction Stone Copping Using Discontinuity Modeling (Case Study of Kapiol Travertine Mine). Quarterly Scientific-Research Journal of the Iranian Society of Engineering Geology, Volume 14, Issue 2, September 2011, 15-29. (In Persian).
Basiri, M., and Partashek, A., 2011. Structural analysis of fractures in mines and exploration areas of construction and ornamental stones in order to estimate the possibility of extraction. Proceedings of the 30th National Geosciences Conference, Geological Survey of Iran. (In Persian).
Deliormanli, A., Maerz, N., and Otoo, J., 2014. Using terrestrial 3D laser scanning and optical methods to determine orientations of discontinuities at a granite quarry. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 66, 41-48.
Elci, H., and Turk, N., 2014. Rock mass block quality designation for marble production. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 69, 26-30.
Elkarmoty, M., Colla, C., Gabrielli, E., Kasmaeeyazdi, S., Tinti, F., Bonduà, S., and Bruno, R., 2017. Mapping and modelling fractures using ground penetrating radar for ornamental stone assessment and recovery optimization: Two case studies. The Mining-Geology-Petroleum Engineering Bulletin, UDC: 550.8:552.1, doi:10.17794/rgn.2017.4.7.
Ghassemi, M.R., 2008. Fundamentals of Structural Geology. Geological Survey of Iran, 320 p. (In Persian).
Hajmola-ali, A., 1995. Geological Map of Ravar, Scale 1:100,000, Geological Survey of Iran. (In Persian).
Itasca Consulting Group, Inc., 2019. 3DEC - Three-Dimensional Distinct Element Code, Ver. 5.2. Minneapolis: Itasca.
Levytskyi, V., 2012. Quality management and certification of block production on quarries of decorative stone on the basis of surface digital phototheodolitic survey. Bulletin of Zhytomyr State Technological University, 3, 62, 126–136.
Levytskyi, V., Sobolevskyi, R., and Korobiichuk, V., 2018. The optimization of technological mining parameters in a quarry for dimension stone blocks quality improvement based on photogrammetric techniques of measurement. The Mining-Geology-Petroleum Engineering Bulletin, UDC: 622:35, doi:10.17794/rgn.2018.2.8.
Lu, P., and Latham, J.P., 1999. Developments in the assessment of in situ block size distributions of rock masses. Rock Mech Rock Eng 32(1):29–49.
Majidifard, M.R., and Ghassemi, M.R., 2002. Geological map of Shamshir-Abad, Scale 1:100,000, Geological Survey of Iran. (In Persian).
Mikaeil, R., Sohrabian, B., and Ataei, M., 2018. The Study of Energy Consumption in the Dimension Stone Cutting Process. Rudarsko-geološko-naftni zbornik, 33(4): p. 65-71.
Mikaeil, R., 2011. Presenting a new classification system for evaluating the cutting ability of structural rocks and optimizing cutting parameters. Ph.D. thesis, Faculty of Mining Engineering, Shahrood University of Technology, 227 p. (In Persian).
Mosch, S., Nikolayev, D., Ewiak, O., and Siegesmund, S., 2011. Optimized extraction of dimension stone blocks. Environ Earth Sci (2011) 63:1911–1924.
Shafiei, Sh., Ebadi, M., and Torkashvand, M., 2012. Analysis of Discontinuities in Construction Stone Quarries and Its Importance in Optimization of Extraction (Case Study of Saeidi Construction Stone Quarry, Kerman). Scientific Quarterly Journal of Geosciences, Summer 2012, Year 21, Issue 84, 89-98. (In Persian). https://doi.org/10.22071/gsj.2012.53961.
Yarahmadi, R., Bagherpour, R., Kakaie, R., Mirzaie, N.H., Yari, M., 2014. Development of 2D computer program to determine geometry of rock mass blocks. Int. J. Min. Sci. Technol. 24, 191–194.
Yarahmadi, R., Bagherpour, R., Khademian, A., Sousa, L.M.O., Almasi, S.N., Esfahani, M.M., 2017a. Determining the optimum cutting direction in granite quarries through experimental studies: a case study of a granite quarry. Bull. Eng. Geol. Environ. http://dx.doi.org/10.1007/s10064-017-1158-5.
Yarahmadi, R., Bagherpour, R., Sousa, L.M., Taherian, S.-G., 2015. How to determine the appropriate methods to identify the geometry of in situ rock blocks in dimension stones. Environ. Earth Sci. 74, 6779–6790.
Yarahmadi, R., Bagherpour, R., Tabaei, M., Sousa, L.M.O., 2017b. Investigation of intact rock geomechanical parameters' effects on commercial blocks' productivity within stone reserves: a case history of some quarries in Isfahan, Iran. J. Afr. Earth Sci. 134, 383–388. http://dx.doi.org/10.1016/j.jafrearsci.2017.07.013.
Yarahmadi, R., Bagherpour, R., Taherian, S.-G., Sousa, L.M.O., 2017c. A new quality factor for the building stone industry: a case study of stone blocks, slabs, and tiles. Bull. Eng. Geol. Environ. http://dx.doi.org/10.1007/s10064-017-1040-5.
Yarahmadi, R., Bagherpour, R., Taherian, S.-G., Sousa, L.M.O., 2018. Discontinuity modelling and rock block geometry identification to optimize production in dimension stone quarries. Bull. Eng. Geol., 232, 22-33. https://doi.org/10.1016/j.enggeo.2017.11.006.
دوره 35، شماره 3 - شماره پیاپی 137
پاییز1404، سال سی‌و پنجم، شماره 3، پیاپی 137
پاییز 1404
صفحه 63-78