دانلود پایان نامه ارشد : تعیین زاویه شیب سرتاسری معدن تاگویی 2 بوکسیت جاجرم

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته : مهندسی معدن

گرایش :مکانیک خاک 

عنوان :  تعیین زاویه شیب سرتاسری معدن تاگویی 2 بوکسیت جاجرم 

دانشگاه یزد

دانشکده معدن و متالورژی

گروه استخراج معدن

پایان نامه

جهت دریافت درجه کارشناسی ارشد

مکانیک سنگ

تعیین زاویه شیب سرتاسری معدن تاگویی 2 بوکسیت جاجرم با استفاده از روش‌های تحلیلی و عددی

استاد راهنما: دکتر جواد غلام­نژاد

استاد مشاور: مهندس علی­اکبر اصغری­راد

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکیده

در استخراج معادن به روش روباز که در آن پله‌های متعددی ایجاد می­شود، انجام مطالعات پایداری شیب دیواره ضروری است. با افزایش زاویۀ شیب سرتاسری معدن، نسبت باطله­برداری کاهش‌یافته که این امر باعث صرفه­جویی در هزینه­های کلی معدن خواهد شد، اما از طرف دیگر ایمنی را کاهش خواهد داد که در صورت تخریب دیواره، صدها هزار تن خاک و سنگ روانۀ پیت خواهد شد؛ بنابراین باید زاویه­ای برای معدن تعیین کرد که دو مسئله فوق را به طور همزمان لحاظ نماید. در این پروژه با استفاده از روش‌های تعادل حدی و روش عددی دو بعدی، حداکثر شیب سرتاسری دیواره‌های معدن تاگویی 2 بوکسیت جاجرم برای دیواره‌های شمالی، شرقی و غربی 55 درجه به دست آمد و به دلیل شیب حدود 45 درجۀ لایۀ بوکسیت، شیب سرتاسری دیوارۀ جنوبی برابر شیب این لایه در نظر گرفته شد. سپس محدودۀ نهایی معدن جهت تحلیل پایداری در نرم­افزار 3DEC مدل­سازی شد و پایداری دیواره‌ها تحت شتاب افقی 35/0 شتاب ثقل در جهت­های مختلف بررسی شد. نتایج حاصل از این نرم­افزار ریزش­هایی در حد چند بلوک را در هر حالت نشان می­دهد؛ اما در بقیۀ بلوک­ها حداکثر جابجایی 20 میلی­متر به­دست آمد که در نهایت می­توان گفت که این معدن با زاویۀ 45 درجه برای دیوارۀ جنوبی و زاویۀ 55 درجه برای دیواره‌های دیگر پایدار است.

کلمات کلیدی: تحلیل پایداری، معدن تاگویی 2 بوکسیت جاجرم، تحلیل عددی سه بعدی، مدل‌سازی عددی، ‏‎3DEC‎‏.‏

 

فهرست مطالب

مقدمه. 1

فصل 1: تعیین ویژگی‌های هندسی و مطالعات ژئومکانیکی معدن تاگویی 2 بوکسیت جاجرم. 7

1-1 کلیات.. 8

1-2 موقعیت جغرافیایی معدن بوکسیت جاجرم. 8

1-3 چینه‌شناسی معدن بوکسیت جاجرم. 10

1-4 معیار تعیین کیفیت ماده معدنی در زون بوکسیت سخت (HB) 13

1-5 وضعیت ساختاری معدن.. 14

1-6 مشخصات هندسی پله‌ها و ناپیوستگی‌های موجود در دیواره‌ها 15

1-7 تحلیل ساختاری ناپیوستگی‌ها در معادن تاگویی یک و شش…. 19

1-8 تحلیل پایداری دیواره‌های شیلی-زغالی و دولومیتی معادن تاگویی.. 22

1-9 بررسی ارتباط جهت‌گیری ناپیوستگی‌های معادن تاگویی.. 23

فصل 2: تعیین خواص سنگ بکر و توده‌سنگ… 27

2-1 تعیین پارامترهای ژئومکانیکی ماده‌سنگ… 28

2-1-1 آزمایش تعیین وزن مخصوص…. 28

2-1-2 آزمایش مقاومت فشاری تک‌محوری.. 29

2-1-3 آزمایش اندیس بار نقطه‌ای.. 35

2-1-4 آزمایش برش مستقیم.. 39

2-1-5 نتایج خواص سنگ بکر. 44

2-2 تعیین خواص توده‌سنگ… 45

2-2-1 محاسبه ضریب زبری درزه. 48

2-2-2 تعیین مقادیر RQD.. 51

2-2-3 تعیین مقدار RMR.. 52

2-2-4 تعیین شاخص GSI. 55

2-2-5 نتایج خواص توده‌سنگ… 57

فصل 3: تخمین پتانسیل ریزش بر اساس روش‌های تعادل حدی.. 59

3-1 بررسی ساختاری پتانسیل ریزش… 60

3-1-1 بررسی ساختاری دیواره شمالی.. 61

3-1-2 بررسی ساختاری دیواره شرقی.. 62

3-1-3 بررسی ساختاری دیواره غربی.. 63

3-2 تحلیل پایداری تعادل حدی با استفاده از نرم‌افزار Swedge. 64

3-2-1 تحلیل پایداری دیواره شمالی.. 64

3-2-2 تحلیل پایداری دیواره شرقی.. 68

3-2-3 تحلیل پایداری دیواره غربی.. 70

3-3 تحلیل پایداری تعادل حدی با استفاده از نرم‌افزار Slide. 73

3-3-1 تحلیل پایداری دیواره شمالی.. 74

3-3-2 تحلیل پایداری دیواره شرقی.. 82

3-3-3 تحلیل پایداری دیواره غربی.. 87

3-4 نتایج روش‌های تعادل حدی.. 92

فصل 4: تحلیل پایداری بر اساس روش‌های عددی.. 95

4-1 کلیات.. 96

4-2 پارامترهای لازم جهت تحلیل پایداری شیروانی‌ها در نرم‌افزارهای عددی.. 96

4-3 تحلیل پایداری عددی دو بعدی با استفاده از نرم‌افزار FLAC/SLOPE.. 97

4-3-1 تحلیل پایداری دیواره شمالی.. 98

4-3-2 ‎تحلیل پایداری دیواره شرقی.. 102

4-3-3 تحلیل پایداری دیواره غربی.. 106

4-4 تحلیل پایداری عددی سه بعدی با استفاده از نرم‌افزار 3DEC.. 110

4-4-1 ساخت مدل هندسی محدودۀ معدن.. 110

4-4-2 تحلیل پایداری دیواره شمالی.. 112

4-4-3 تحلیل پایداری دیواره جنوبی.. 113

4-4-4 تحلیل پایداری دیواره شرقی.. 113

4-4-5 تحلیل پایداری دیواره غربی.. 113

4-5 نتایج روش‌های عددی.. 118

فصل 5: نتیجه‌گیری.. 121

منابع.. 125

مقدمه

امروزه مبحث پایداری شیب یکی از پارامترهای اصلی و تعیین­کننده در اقتصاد و ایمنی معادن روباز است. اختصاص یک شیب برای کل دیواره‌های معدن در بیش‌تر معادن درست نیست چرا که دیواره‌های معدن معمولاً از مصالح مختلف و با شرایط ساختاری متفاوتی تشکیل‌شده‌اند و بنابراین، باید طراحی شیب پس از تعیین پارامترهای ژئوتکنیکی، سنگ‌شناسی مختلف و مشخص­شدن محدوده­های ژئوتکنیکی تعیین شود.

مطالعات پایداری دیواره‌های معادن، پس از وقوع چند ریزش، به طور جدی مورد توجه قرار گرفت. از جملۀ این موارد می­توان به ریزش دیوارۀ معدن چوکیکاماتا[1] در کشور شیلی اشاره کرد. ارتفاع این دیواره در زمان ریزش ۲۸۴ متر و زاویۀ آن ۴۳ درجه بوده است. علت اصلی این ریزش، لرزش­های ناشی از زمین­لرزه تشخیص داده‌شده است. [1]

از طرف دیگر کسب حداکثر سود ممکن حاصل از استخراج مادۀ معدنی تحت شرایط ایمن یکی از اهداف اصلی معدن­کاری در طول تاریخ بوده است. اگر چه در ظاهر ایمنی و سود دو هدفی هستند در خلاف جهت یکدیگر (بدین معنی که با افزایش یکی، دیگری کاهش می­یابد) اما تجربه نشان داده که افزایش ایمنی تا یک حد قابل‌قبول در معادن باعث عدم وقوع حوادث ناگواری شده که این به نوبۀ خود به طور غیرمستقیم باعث افزایش سود قابل وصول برای معدن­کار می­شود؛ بنابراین یکی از جلوه‌های اثر متقابل ایمنی و سود، بحث پایداری شیب در معادن روباز است. افزایش شیب سرتاسری معادن روباز از یک طرف باعث کاهش نسبت باطله برداری و به تبع آن افزایش عایدی معدن شده و از طرف دیگر افزایش شیب، احتمال ناپایداری را در شیروانی افزایش می‌دهد. لذا در اولین مرحله از طراحی معدن باید مطالعات ژئوتکنیکی، زمین‌شناسی ساختمانی و زمین آب‌شناسی کاملی از معدن انجام پذیرد تا بر اساس این مطالعات و همچنین شناخت کافی از نوع ریزش احتمالی در بخش‌های مختلف معدن، در مرحله دوم حداکثر زاویه شیب ایمن برای معدن به دست آید. مسلماً در این مراحل تأثیر روش‌های مختلف پایدارسازی نظیر آبکشی روی زاویه شیب ایمن و همچنین هزینه‌های تحمیلی آن‌ها به معدن­کار باید مورد بررسی دقیق قرار گیرد.

روش استخراج روباز یکی از روش‌های معدن­کاری با هزینۀ استخراج به نسبت پایین است که در آن قابلیت مکانیزاسیون و مقدار تولید می‌تواند خیلی زیاد باشد. لذا استخراج کانی‌هایی با عیار خیلی کم که استخراج آن‌ها با روش‌های زیرزمینی غیراقتصادی است، امکان‌پذیر است. در چند دهه اخیر عمق معادن روباز افزایش یافته و عمق‌های بیش‌تر از 500 متر، دیگر غیرمعمول نیستند. از آنجایی که روش استخراج زیرزمینی هنوز پرهزینه‌تر از روش استخراج روباز است، استخراج یک چنین کانسارهایی با روش زیرزمینی و چشم‌پوشی از استخراج روباز در آینده غیر محتمل است. لذا انتظار می‌رود که عمق معادن روباز در آینده افزایش یابد، البته به شرط اینکه هزینه تولید کاهش و قیمت فلز ثابت بماند. یک پیچیدگی مهم که با افزایش عمق به ‌وجود می‌آید‏، خطر ناپایداری بزرگ‌مقیاس است. شکست بزرگ‌مقیاس به طور بالقوه در کل ارتفاع شیروانی و آن هم در محدوده نهایی معدن اتفاق می‌افتد. لذا پر شیب نگاه‌داشتن دیواره معدن تا آنجا که ممکن است در کاهش نسبت باطله‌برداری که به نوبه خود با هزینه معدن­کاری رابطه تنگاتنگ دارد، بسیار حیاتی است. پس در این حالت طراحی محدوده نهایی فقط به توزیع عیار و هزینه تولید بستگی ندارد بلکه به مقاومت کلی توده‌سنگ و پایداری نیز وابسته است. در هر معدن باید پتانسیل ریزش، ارزیابی‌شده و آن را با طرح پیت نهایی هماهنگ ساخت.

برای یک معدن روباز چندین زاویۀ شیب وجود دارد. زاویه شیب دیواره پله، زاویه دیواره بین رمپی و زاویه دیواره سرتاسری باید بر اساس ارزیابی پایداری در هر واحد به طور جداگانه تعیین شوند. به طور کلی ناپایداری‌های ایجادشده در پلۀ معادن روباز به نسبت معمول است و تأثیر چندانی در طرح پیت ندارد. پله‌های منفرد و دیواره‌های بین رمپی در یک معدن روباز می‌توانند همزمان پایدار باشند درحالی‌که ممکن است دیواره سرتاسری پایدار نباشد ]2[.

روش‌های پیشنهادی برای بررسی پایداری شیروانی‌ها به دو گروه تقسیم می‌شوند:

الف- روش‌های مبتنی بر تعادل حدی.

ب- روش‌های مبتنی بر تحلیل عددی.

یکی از پرکاربردترین روش‌های تحلیل پایداری شیروانی‌ها روش تعادل حدی است. دلیل کاربرد وسیع این روش، سهولت فرضیات و سابقه ایجاد آن است. این روش برای اولین بار توسط کولمب در اواخر قرن هجدهم در مسائل مکانیک خاک به‌کار برده شد. در این روش با فرض یک سطح لغزش اختیاری، صلب بودن بخش گسیخته شده و استفاده از معیار گسیختگی موهر-کولمب، ضریب اطمینان به صورت مقایسه مقاومت برشی موجود با مقاومت برشی مورد نیاز برای تعادل تعریف می‌گردد. در این روش هرگاه ضریب اطمینان بزرگ‌تر از 1 باشد، توده‌سنگ پایدار و اگر کوچک‌تر از 1 باشد، ناپایدار است. در حالتی که ضریب اطمینان برابر 1 باشد، حالت بحرانی یا حدی (آغاز گسیختگی) خواهد بود.

اگر سطح لغزش مشخص نباشد، سطوح مختلفی به عنوان سطح لغزش فرض می‌شوند و ضریب اطمینان آن‌ها محاسبه می­شود. در نهایت سطحی که کم‌ترین ضریب پایداری را دارا است، به عنوان محتمل‌ترین سطح لغزش در نظر گرفته خواهد شد.

باید توجه داشت که روش‌های مبتنی بر تعادل حدی هرچند به طور گسترده برای تحلیل مسائل پایداری شیب به کار می‌روند، اما چندین نقطه‌ضعف در این روش‌ها وجود دارد که مهم‌ترین آن، منظور نکردن رابطه تنش-کرنش مصالح در تحلیل‌ها است. همچنین به دلیل عدم رعایت قوانین مکانیک محیط‌های پیوسته، جایگاه پاسخ مسایل نسبت به جواب واقعی در این روش مشخص نیست [3]. از معایب دیگر این روش‌ها این است که این روش‌ها در نظر نمی‌گیرند که شیروانی آیا یک خاک‌ریز یا یک شیب طبیعی است یا یک شیروانی حفاری شده است و از اثرات نمو ساخت، تنش اولیه، رفتار تنش- کرنش و غیره صرف‌نظر می‌کنند و احتمالاً در این روش‌ها پایداری شیب به طور محتاطانه­ای پیش‌بینی می‌شود [4].

یکی از دیگر از روش‌های بررسی پایداری شیروانی‌ها، مدل­سازی عددی است. استفاده از مدل­سازی عددی، به دلیل مزایای زیادی که دارد روزبه‌روز گسترش بیش‌تری پیدا کرده است. مبنای روش‌های عددی، مدل­سازی معادلۀ حاکم بر رفتار پدیده و حل این معادله بر اساس داده‌های شرایط مرزی است. در نتیجه، دقت نتایج مدل­سازی به عواملی همچون درک مناسب معادله حاکم بر پدیده، انتخاب روش مدل­سازی متناسب با مشخصات معادله حاکم، دقت حل معادلات، دقت در تعریف شرایط مرزی و در نهایت میزان دقت و صحت شرایط مرزی بستگی دارد.

با پیشرفت رایانه‌های شخصی، روش‌های عددی به طور روزافزونی در تحلیل پایداری شیروانی‌ها استفاده می‌شود. مزایای روش‌های عددی مثل اجزای محدود، تفاضل محدود، اجزای مرزی و غیره برای تحلیل پایداری شیب نسبت به روش‌های متداول تعادل حدی به صورت زیر خلاصه می‌شود:

  • در روش‌های عددی هیچ فرضی در مورد شکل یا محل سطح گسیختگی به کار نمی‌رود. گسیختگی به صورت طبیعی در آن قسمت از مصالح که مقاومت برشی قادر به تحمل تنش‌های برشی اعمال‌شده نیست، روی می‌دهد.
  • در روش‌های عددی در مورد نیروهای بین باریکه‌ها و امتداد آن‌ها فرضی در نظر گرفته نمی‌شود، چرا که اصولاً در این روش، باریکه مفهومی ندارد. روش اجزای محدود تا زمانی که گسیختگی روی دهد، تعادل کلی را حفظ می‌کند [5].
  • روش‌های عددی می‌توانند به شیب‌هایی با شکل پیچیده و نهشته‌های خاکی در دو یا سه بعد برای مدل کردن واقعی تمام انواع مکانیسم‌ها اعمال شود.
  • در روش‌های عددی مدل‌های عمومی‌ مصالح، شامل مدل موهر-کولمب و تعداد بی‌شماری مدل‌های دیگر می‌توانند به کار روند.
  • در این روش‌ها تنش‌های تعادل، کرنش‌ها و مقاومت‌های برشی مربوطه به صورت صحیح محاسبه می‌شوند.
  • در روش‌های عددی مکانیسم گسیختگی می‌تواند به صورت نامحدودی آزاد و عمومی باشد؛ یعنی فرض محدود­کننده یک سطح گسیختگی دایره‌ای یا لگاریتمی ‌در این جا ضرورت ندارد.
  • در تحلیل‌های مبتنی بر روش‌های عددی، در نظر گرفتن عواملی چون رفتار ترد مصالح و خواص متغیر مصالح مقدور است و نیز می‌توان وجود عوامل اضافی در محیط مصالح مانند زهکشی و وسایل نگه‌دارنده را در محاسبات منظور نمود [6].

در سال‌های اخیر مؤلفان مقایسه‌های عددی مختلفی از ضریب اطمینان شیروانی‌ها بین روش‌های عددی و روش تعادل حدی تحت شرایط دو بعدی انجام داده‌اند و نتیجه گرفته‌اند که روش اجزای محدود با یک مدل مشخصه الاستو-پلاستیک (موهر-کولمب) یک روش معتبر و نیرومند برای محاسبه ضریب اطمینان شیروانی‌ها است [7].

[1] Chuquicamata

تعداد صفحه : 153

قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09361998026        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

شماره کارت :  6037997263131360 بانک ملی به نام محمد علی رودسرابی

11

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید