طراحي ابعاد پايه‌هاي سنگي در معادن زيرزميني

Design of pillars size in under ground mines by ground reaction curve method

روش‌هاي استخراج مواد معدني بستگي زيادي به ساختار فيزيكي و هندسي ذخاير معدني دارند. روش اتاق و پايه در ميان روش‌هاي زيرزميني داراي جايگاه ويژه‌اي است. علت آن، ميزان بالاي توليد، هزينه تمام شده نسبتا پايين و سادگي اجرا مي‌باشد. روش اتاق و پايه مجموعه‌اي از حفريات متقاطع تونل در داخل لايه يا توده ماده معدني است و براي پايداري اين فضاها لازم است تا بخشي از ماده معدني به صورت پايه به جاي خود باقي بماند. روشن است كه اين بخش از ذخيره در زير زمين باقي خواهد ماند كه به آن افت ذخيره مي‌گويند. تعيين ابعاد بهينه پايه‌هاي سنگي باعث به حداقل رسيدن افت ذخيره مي‌گردد. بنابراين تاكنون روش‌هاي تجربي متعددي براي طراحي اين پايه‌ها ارايه شده‌اند كه هر كدام از اين روش‌ها بر مبناي نتايج تعدادي تجارب خاص و محدود ارايه و توسعه داده شده‌اند. پس هر يك از آنها محدوديت‌هاي ويژه‌اي دارند كه مانع از كاربرد فراگير آنها در ساير معادن و شرايط مختلف مي‌شود. در اين مقاله يك روش جديد براي طراحي بهينه پايه‌هاي سنگي، به منظور كاهش محدوديت‌هاي فوق و قابل تعميم بودن آن در شرايط گوناگون ارايه شده است. در اين روش مي‌توان كليه خصوصيات هندسي و ژيومكانيكي توده سنگ را براي طراحي بهينه پايه‌ها در نظر گرفت. مبناي مورد استفاده در روش پيشنهادي، استفاده از منحني عكس‌العمل زمين براي طراحي پايه سنگي است. براي تامين داده‌هاي اوليه جهت ترسيم منحني، از مدلسازي عددي استفاده گرديد. به اين منظور 18 مدل در اعماق 30، 40 و50 متري با نسبت‌هاي گوناگون عرض به ارتفاع پايه ساخته شد. هر يك از منحني‌هاي حاصله در قسمت خطي خود كه نشان‌دهنده رفتار الاستيك توده سنگ مي‌باشد، نسبت حداقل عرض به ارتفاع پايه مطلوب را تعيين كردند. جهت تعيين اعتبار روش پيشنهادي، يك مطالعه موردي از يك معدن نمك زيرزميني (معدن نمك سلطان آباد) انتخاب گرديد. نسبت عرض به ارتفاع پايه‌هاي اجرا شده پايدار در معدن سلطان آباد از 3/1 تا 6/1 مي‌باشد. نتايج بدست آمده از منحني‌هاي عكس العمل مقدار حداقل 375/1 را نشان مي‌دهد كه حاكي از تطابق مطلوب نتايج روش پيشنهادي با واقعيت است.

Mining methods are mainly depending on physical and geometrical structure of ore bodies. Room & pillar mining is very important in underground mining methods. Because of it is simplicity, high production and low cost of operations. Room & pillar method includes some intersecting tunnels in ore body, for stability of these tunnels, some parts of ore body must remain in the form of columns or so called pillar. Designing of the pillars is very important for increasing of the performance and decreasing of ore loss. Hence many empirical formulae are presented for designing of the pillars, but based on limited data. In fact, the particular restriction of each formula limits its application in various conditions and ore bodies. In this paper a new method is suggested for determination of optimum pillars design in various conditions by numerical modeling and ground reaction curve. By this method all of rock mass geomechanical and geometrical characteristics can be considered for designing of the pillars. This new method is based on ground reaction curve by making 18 models in 30, 40 and 50 meters depth with different width to height ratio (W/h) of the pillar. Each of the resulted curves in linear part which states the elastic behavior of rock mass determines the desirable width to height ratio (W/h). An Underground salt rock mine (Soltan abad’s mine) was selected for validating of the suggested method. The W/h for stable pillars in the mine is between 1.3 and 1.6. The result obtained of ground reaction curves is 1.375 for W/h which showing the accuracy of suggested method.