بررسی منطقه تسلیم در روش تخریب بزرگ با استفاده از مدل‌سازی اجزا محدود و معیار نرخ کرنش پلاستیک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مربی؛ دانشکده‌ مهندسی معدن، دانشکده فنی دانشگاه تهران

2 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد؛ دانشکده‌ مهندسی معدن، دانشکده فنی دانشگاه تهران

3 دانشجوی دکتری؛ دانشکده‌ مهندسی معدن، دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

در دهه اخیر روش تخریب بزرگ به‌عنوان بهترین گزینه برای استخراج ذخایر بزرگ مقیاس و کم‌عیار که در اعماق زیاد قرار گرفته‌اند، مطرح شده است. این روش استخراج، تنها روش استخراج زیرزمینی است که از جنبه‌ی هزینه و ظرفیت تولید قابلیت مقایسه با روش استخراج روباز را دارد. با این حال، تجارب عملیاتی در معادن تخریب بزرگ در سراسر جهان، لزوم فهم دقیق فرآیندهای ژئوتکنیکی در تخریب را به اثبات رسانده است. در این میان یک عامل بسیار مهم در معادن تخریب بزرگ تعیین قابلیت تخریب کانسنگ و سنگ فراگیر است که تخریب‌پذیری آن‌ها شرط اصلی به‌کارگیری این روش است. تخمین نامناسب این متغیر می‌تواند مشکلاتی در تولید و فرآوری ایجاد کند و یا در بدترین حالت، پروژه را با شکست روبرو سازد. تحلیل مناطق شکل گرفته در اثر ایجاد زیربرش برای اطمینان از صحت پیش‌بینی تخریب در معادن مختلف بسیار مفید است. در این تحقیق با استفاده از نرم افزار آباکوس 6.12 و در نظر گرفتن مدل رفتاری دراکر – پراگر تاثیر خصوصیات مکانیکی توده‌سنگ بر ارتفاع منطقه‌ی تسلیم شده‌ در بالای زیربرش در روش تخریب بزرگ مورد بررسی قرار گرفته است. ویژگی‌های مکانیکی و هندسی درزه‌ها با استفاده از مدل مصالح درزه‌دار در مدل وارد شده است. نتایج حاصل نشان می‌دهد که ارتفاع منطقه‌ی تسلیم با افزایش پارامتر‌های مقاومتی توده‌سنگ و درزه‌ها کاهش می‌یابد. همچنین نتایج نشان داد که با افزایش زاویه‌ی شیب درزه‌ها از ارتفاع تسلیم کاسته می‌شود. زاویه‌ی اصطکاک درزه بیش‌ترین تأثیر را بر ارتفاع منطقه تسلیم دارد. توده‌سنگ دارای درزه‌هایی با شیب 20 درجه بیش‌ترین ارتفاع ناحیه تسلیم‌شونده را دارد. هر چه شیب درزه بیش‌تر می‌شود، ارتفاع منطقه تسلیم کاهش می‌یابد. این کاهش در بازه 30 تا 45 درجه با شیب بسیار کم و در بازه 45 تا 80 با شیب بسیار زیادی رخ می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation of Yielded Zone in Block Caving Method using Finite Element Modeling and Plastic Strain Rate Criteria

نویسندگان [English]

  • M. Yavari Shahrza 1
  • B. Alipenhani 2
  • J. Lotfi Godarzi 3
1 School of Mining Engineering, University of Tehran
2 Graduated Student, School of Mining Engineering, University of Tehran
3 Ph.D. student, Department of Mining Engineering, Tarbiat Modares University
چکیده [English]

In the last decade, the block caving method has been being proposed to use as the best option for large-scale and low grade deposits in depths. This method is one of the most important methods which can compete from productivity point of view with surface mining methods. However, the accurate understanding of geotechnical problems in caving have been asserted by plenty of operational experience in large block caving mines. In addition, the ability of caving (cavability of ore and cap rock) is the most important factor to apply this technique. Also underestimate of this variable not only can cause many problems in processing but also in the worst case tend to fail the project. Analysis of regions duo undercutting to ensure the accuracy of predicted caving is very useful in various mines. Mechanical and geometry properties of joints by using jointed material inserted in the model. The results proved that not only by increasing strength parameters of the rock mass height of Yield zone was decreased, but also by increasing dip angle of the joint the height of Yield zone was reduced. In addition, the results showed that the more dip angle of joint height we have, the less yield zone we have. Also the Joint friction angle has the most effective on height of Yield zone. In fact rock mass with dip of joints 20 degrees has the highest height of Yielding zone. This reduction had occurred in the range of 30 to 45 degrees by low gradient and in the range of 45 to 80 by a high gradient.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Undercut
  • Yield zone
  • Jointed material
  • Block caving
  • Cavability
  • Numerical Modeling
Alipenhani, B. (2015). Development and Exploitation In Block Caving Methide, Schole of Mining Engineeeing, University of Tehran.

Alipenhani, B. (2016). Investigation of Rock Mass Cavability Using Numerical and Physical Modeling, Master Thesis, School of Mining Engineeering, University of Tehran.

Brady, BB.H.G., & Brown, E.T. (2004). Rock Mechanics For Underground Mining. Chapter 1 (pp. 13-15). Springer; 4th edition. Dordrecht, London: Kluwer Academic Publishers.

Beck, D., Sharrock, G., and Capes, G. (2011). A Coupled DFE-Newtonian Cellular Automata Scheme for Simulation of Cave Initiation, Propagation and Induced Seismicity. 45th US Rock Mechanics/Geomechanics Symposium Held in San Francisco, CA.

Brummer, K., H. Li. (2005). The Transition from Open Pit to Underground Mining: An Unusual Slope Failure Mechanism at Palabora”, International Symposium on Stability of Rock Slopes in Open Pit Mining and Civil Engineering.

Brown ET. (2007). Block Caving Geomechanics. International Caving Study 1997–2004. Julius Kruttschnitt Mineral Research Centre, University of Queensland.

Charles, A., Brannon, K., Gordon, K., &  Timothy, P. (2011). Block Caving. Chapter 13.10 (pp. 1437-1450). 3nd Edition, SME Mining Engineering Handbook.

Dassault Systèmes Simulia Corp. (2008). Abaquas Documentati  Version 6.8.

Ivars, D M., Pierce, M E., Darcel, C., Reyes-Montes, J., Potyondy, D O., Young, R P., Cundall, P A. (2011). The Synthetic Rock Mass Approach for Jointed Rock Mass Modelling, International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences. pp. 219–244.

Jabinpur, A. (2013). Investigation of Rock Mass Cavability and Influncing Factor Using Numerical Methode, Master Thesis, Schol of Mining Engineeering, University of Tehran.

Jiang, H., Xie, Y. (2011). A Note on Mohr-Coulomb and Drucker-Prager Strength Criteria. Mechanic Research Communications. PP. 309-314.

Karekal, S., Das, R., Mosse, M., Cleary, P. (2011). Application of a Mesh-Free Continuum Method for Simulation of Rock Caving Processes, International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences. PP. 703–711.

Lorig, L. )2000 .(The Roel of Numerical Modelling in Assessing Caveabilty, Itasca Consulting Group Inc., Report to the International Caving Study, ICG00-099-3-16.

Mawdesley, C. (2002). Predicting Rock Mass Cavability in Block Caving Mines. Ph.D. Thesis, University of Queensland.

McNearny. R. L., Abel. J. F. )1986(. Large-scale Two-Dimensional Block Caving Model Tests, Int. J. Rock Mech. Min. Sci. & Geomech. Vol. 30, No. 2, pp. 93-109.

Panek, L.A. (1984). Subsidence in Undercut-Cave Operations, Subsidence Resulting from Limited Ex-traction of Two Neighboring-Cave Operations, Department of Mining Engineering, Michigan Technological University, Houghton, Michigan.

Rice, G., (1934). Ground Movement From Mining in Brier Hill Mine, Norway, Michigan. Mining and Metallurgy, v 15, n 325, p.12-14.

Rafiee, R., Ataei, M., Khalokakaie, R., Jalali, S M E., Sereshki, F. (2014). Determination and Assessment of Parameters Influencing Rock Mass Cavability in Block Caving Mines Using the Probabilistic Rock Engineering System, Rock Mech Rock Eng 48, pp. 1207–1220.

Rafiee, R., Ataei, M., Khalokakaie, R., Jalali, S. M. E., & Sereshki, F. (2015). A Fuzzy Rock Engineering System to Assess Rock Mass Cavability in Block Caving Mines, Neural Computing and Applications Journal.

Sainsbury, B., (2012, August). A Model For Cave Propagation and Subsidence Assessment in Jointed Rock Masses, A Thesis Submitted to University of New South Wales in Fulfilment of Requirements for the Degree Doctor of Philosophy.

Trueman, R., Pierce, M., Wattimena, R. )2002(. Quantifying Stresses and Support Requirements In The Undercut and Production Level Drifts of Block and Panel Caving Mines, International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences 39, PP. 617–632

Vakili, A., Hebblewhite. B.K., )2010 .( A New Cavability Assessment Criterion for Longwall Top Coal Caving, Rock Mechanics & Mining Sciences 48, pp. 1318–1328.