از مهمترين خواص مکانيکي سنگها مي توان به ويژگيهاي مقاومتي و تغيير شکل پذيري سنگ اشاره کرد. در زير به بررسي هر يک از اين ويژگيها پرداخته و روش هاي تعيين آنها را مطرح مينمائيم. اما قبل از آن بايد به نحوه ي تهيه ي نمونه هاي آزمايشگاهي براي اندازهگيري خواص بپردازيم.

◄ مغزه گيري و آماده سازي نمونه:

براي انجام آزمايش هاي مقاومت کششي، مقاومت فشاري تک محوره، مقاومت فشاري سه محوره ،آزمايش مقاوت کششي غير مستقيم نيازمند نمونه هايي با استاندارد هاي مشخص مي باشيم. اين نمونه مغزه ناميده مي شود.

مغزه‌ها نماينده يك توده سنگ در آزمايشگاه مي‌باشند، اما به دليل اينكه يك قسمت كوچكي از توده سنگ هستند فقط اطلاعات كمي ولي با ارزشي را بيان مي‌كنند.

براي مغزه‌گيري از توده سنگ از حفاري چرخشي استفاده مي‌شود. مته‌هاي حفاري عامل انتقال انرژي از لوله حفاري به سنگ مي‌باشند كه اين انرژي به صورت چرخشي به سنگ وارد مي‌شود. مته‌ها بر اساس مواد تشكيل دهنده و برنده‌ها(cutter) به انواع مختلفي تقسيم مي‌شوند.

بعد از مغزه گيري نمونه را بايد آماده سازي كرد. نمونه ها بايد استوانه‌اي باشند كه سر وته آنها توسط ارة فولادي يا الماسه بريده شده و تلرانس ناصافي آن زياد نباشد.سطوح جانبي نمونه بايد صاف و عاري از هر گونه ناهمواري شديد باشد و حداكثر در طول نمونه 5/0 ميليمتر باشد.سطوح انتهايي مغزه بايدبايكديگر موازي و عمود بر محور مركزي مغزه باشند.معمولاُ برا ي پرداخت نمودن سطوح انتهايي مغزه‌ها از دستگاه ساينده و سپس از پودرهاي خاصي براي از بين بردن تلرانس نمونه استفاده مي‌كنند.

بعد از بدست آمدن نمونه هاي استاندار ميتوان آزمايش هاي مختلف را بر روي آنها انجام داد. در قسمت هاي بعدي به اين موضوع پرداخته ميشود.

 يکي از مهمترين عوامل مؤثر بر مقاومت فشاري يک محوره، صلبيت ماشين آزمايش است. وقتي ماده اي شکننده مثل سنگ در ماشين بارگذاري معمولي تحت نيروي فشاري قرار ميگيرد، با افزايش بار مقداري انرژي کرنشي الاستيک در بدنه ماشين ذخيره مي گردد. در چنين ماشين هايي که تحت عنوان ماشين نرم شناخته مي شوند، پس از رسيدن نمونه به مقاومت نهايي و گسيختگي آن، انرژي کرنشي الاستيک ذخيره شده در ماشين به صورت ناگهاني آزاد شده وصفحات بار گذاري ماشين به سرعت به سمت يکديگر حرکت مي‌کنند. اين حرکت ناگهاني باعث خردشدگي شديد نمونه و در نتيجه شکست انفجاري آن ميگردد. در حالي که در مهندسي سنگ ما نيازمند اندازه گيري مقاومت باقيمانده ي سنگ بعد از شکست مي‌‌باشيم.

بطور کلي با اعمال نيروي P در يک آزمايش فشاري باعث تغيير شکل در نمونه و در ماشين مي گردد. بنابراين انرژي الاستيک ذخيره شده در ماشين آزمايش از رابطه زير به دست مي آيد:

رابطه اخير نشان مي دهد که هر چه صلبيت ماشين بيشتر باشد، انرژي الاستيک ذخيره شده در آن کمتر خواهد بود. بدين ترتيب اثر تخريبي ماشين آزمايش روي نمونه کاهش مي يابد. به عبارت ديگر براي اجتناب از شکستن انفجاري نمونه ها، لازم است که صلبيت ماشين به مراتب بيشتر از صلبيت نمونه پس از گسيختگي باشد که اين حالت در ماشين هاي آزمايشي نرم وجود ندارد.

به عبارتي چنانچه ماشين صلب باشد، مقدار انرژي آزاد شده در اثر بار برداري کمتر از انرژي جذب شده توسط نمونه مي باشد. بنابراين انرژي آزاد شده ماشين به راحتي توسط نمونه جذب مي گردد. بدين ترتيب مي توان تغيير شکل نمونه را بعد از نقطه اوج نيز اندازه گيري نمود. اما انرژي آزاد شده توسط ماشين نرم بيشتر از انرژي قابل جذب توسط نمونه است و در نتيجه نمونه دچار شکست انفجاري شده و امکان ترسيم منحني تنش- کرنش بعد از نقطه اوج وجود ندارد.

بعد از اکتشاف یک معدن و تهیه مدل زمین‌شناسی از کانسار، در صورتی‌که روش روباز برای استخراج آن کانسار در نظر گرفته شود، نوبت به طراحی و برنامه‌ریزی تولید می‌رسد. در این مرحله، محدوده نهایی معدن مشخص شده و سپس با توجه به عیار یا عیارهای حد بهینه در سال‌های مختلف و همچنین ظرفیت‌های موجود، برنامه‌ریزی برای تولید انجام می‌شود.هدف از برنامه‌ریزی تولید در معادن، تعیین الگوی استخراج بهینه از معدن است به گونه‌ای که علاوه بر این که بالاترین سود اقتصادی عاید معدن می‌شود، محدودیت‌های تولیدی موجود نیز ارضاء شود. این محدودیت‌ها شامل موارد زیر است:

•     محدودیت ظرفیت استخراج
•     محدودیت ظرفیت کارخانه فرآوری
•     محدودیت‌های مربوط به عیار/ عیارهای کارخانه فرآوری
•     محدودیت‌ زاویه شیب

زمان استخراج بلوک‌ها و مقصد آنها بعد از استخراج، نه‌تنها مقدار جریان نقدینگی معدن را در هر سال تعیین می‌کند، بلکه برنامه‌ریزی برای تولید در سال‌های بعد را نیز متاثر خواهد ساخت. پس تصمیمی که امروز برای استخراج یک قسمت از معدن گرفته می‌شود، بر عملیات استخراج و بهره‌برداری از معدن در سال‌های آتی، تاثیر خواهد گذاشت.اما محدوده نهایی معدن با بالاترین ارزش اقتصادی، زمانی مشخص می‌شود که ارزش اقتصادی بلوک‌ها مشخص شده باشد. ارزش اقتصادی بلوک‌ها نیز وابسته به زمان استخراج (سکانس استخراج) آن‌ها است و سکانس استخراج بلوک‌ها نیز زمانی مشخص می‌شود که محدوده نهایی معدن قبلاً به‌دست آمده باشد رابطه بین این سه پارامتر در شکل (۱-۱) نشان داده شده است.

پس فرآیند طراحی و برنامه‌ریزی معدن، یک فرآیند بهینه‌سازی چند متغیره بوده و نیازمند حل همزمان است. متاسفانه این مسئله به راحتی قابل حل نیست. بعد از سه دهه تلاش مستمر، هنوز مسئله طراحی و برنامه‌ریزی تولید در معادن روباز با در نظر گرفتن همه جوانب به صورت همزمان، یک مسئله لاینحل باقی مانده است. روش معمول برای حل این مسئله بدین صورت است که با فرض یک عیار حد مشخص و تخصیص ارزش اقتصادی به هر بلوک، محدوده نهایی معدن با الگوریتم‌های کارآ مثل الگوریتم لرچ و گراسمن  یا جریان شبکه حل می‌شود. بعد از تعیین محدوده نهایی معدن، سکانس‌ استخراج بلوک‌ها مشخص خواهد شد. حال دوباره با استفاده از سکانس استخراج به دست آمده در مرحله قبل، ارزش اقتصادی بلوک‌ها به دست آورده شده و این فرآیند آنقدر ادامه می‌یابد تا پس از دو مرحله تکرار به طرح واحدی برای استخراج برسیم. این برنامه، در واقع همان برنامه نهایی برای استخراج معدن است. پس مراحل طراحی و برنامه‌ریزی تولید برای یک معدن به شرح زیر خلاصه می‌شود :

برای مشاهده کامل این مطلب به ادامه مطلب بروید

طراحي پي ها بر روي توده هاي سنگي شامل بررسي جنبه هاي مختلفي مي باشد. يكي از اين جنبه ها علاوه بر بررسي مساله نشست و ناپايداري ، تعيين ظرفيت باربري پي هاي سنگي مي باشد. درمقاله حاضر ضمن معرفي روشهاي مختلف تخمين ظرفيت باربري پي هاي سنگي در خصوص پي هاي كم عمق، مقايسه اي بين نتايج بدست آمده از ظرفيت باربري مجاز حاصل از روشهاي مختلف براي 5 نوع توده سنگ (در حالتهاي دست خورده و دست نخورده) انجام گرفته است.

كلمات كليدي:

ظرفيت باربري ، پي سنگي ، توده سنگ

برای دانلود مقاله به ادامه بروید