اصول و روش‌های طراحی محدوده‌های معدن روباز
ویژگی‌های استخراج روباز استخراج روباز، استخراج سنگ معدن در یک محیط روباز (سطحی) با استفاده از تجهیزات حفاری و حمل و نقل مشخص است. ویژگی بارز آن این است که برای بازیابی سنگ معدن، سنگ اطراف و روباره باید جدا شوند و سنگ معدن یا سنگ از طریق مسیرهای حمل و نقل سطحی یا کارهای زیرزمینی به سطح زمین منتقل شود. این روش به طور گسترده برای استخراج سنگ معدن فلزی، مواد خام متالورژی، مصالح ساختمانی، مواد خام شیمیایی و زغال سنگ استفاده می‌شود.
در مقایسه با استخراج زیرزمینی، استخراج روباز - به دلیل اینکه در یک فضای باز انجام می‌شود - دارای ویژگی‌های زیر است:
(1) فضای کاری نسبتاً نامحدود است، که استفاده از تجهیزات مکانیزه بزرگ را تسهیل می‌کند. سطوح بالای مکانیزاسیون و اتوماسیون می‌تواند شدت معدنکاری و خروجی سنگ معدن را افزایش دهد.
(2) بهره‌وری بالای نیروی کار.
(3) هزینه‌های کمتر استخراج، که بهره‌برداری گسترده از سنگ‌های معدنی کم‌عیار را امکان‌پذیر می‌سازد.
(4) کاهش اتلاف و رقیق شدن سنگ معدن، که برای بازیابی منابع معدنی مطلوب است.
(5) زمان توسعه کوتاه‌تر؛ هزینه سرمایه به ازای هر تن سنگ معدن سالانه کمتر از استخراج زیرزمینی است.
(6) برای توده‌های معدنی داغ یا قابل احتراق، استخراج روباز می‌تواند ایمن‌تر از استخراج زیرزمینی باشد.
(7) شرایط کاری بهتر و عملیات عموماً ایمن‌تر.
(8) عملیات روباز باعث ایجاد گرد و غبار و گازهای آلاینده قابل توجه از خودروها می‌شود؛ سنگ‌های منفجر شده حاوی اجزای مضر ممکن است تا حدی هوای محیط، آب و خاک را آلوده کنند.
(9) حجم زیادی از زباله‌های سربار در محل‌های دفن زباله انباشته می‌شوند؛ تأسیسات دفع زباله زمین‌های قابل توجهی (کوه‌ها، زمین‌های کشاورزی) را اشغال می‌کنند و می‌توانند به صورت محلی محیط زیست را تخریب کنند.
(10) شرایط آب و هوایی مانند برف، یخ و باران شدید می‌تواند بر عملیات معدن روباز تأثیر منفی بگذارد.
تعریف محدوده‌های معدن (محدوده‌های پیت) پایه و اساس طراحی معادن روباز و پیش‌نیازی برای بهره‌برداری اقتصادی کارآمد و ایمن است. محققان و دست‌اندرکاران در سراسر جهان مدت‌هاست که بهینه‌سازی محدوده‌های پیت را مورد مطالعه قرار داده‌اند و به نتایج قابل توجهی دست یافته‌اند. با این حال، از آنجا که معادن روباز با توده‌های زمین‌شناسی پیچیده و متغیر، توزیع نامنظم عیار و پارامترهای اقتصادی متغیر - عوامل غیرخطی و پویا - مواجه هستند، تعیین محدوده‌های بهینه پیت همچنان دشوار است. این مقاله به مسائل کلیدی در بهینه‌سازی محدوده پیت می‌پردازد: به بررسی کارهای قبلی، تجزیه و تحلیل ویژگی‌های دینامیکی محدوده‌های پیت، بررسی عوامل اصلی مؤثر بر زاویه شیب پایدار نهایی، ارائه روش‌هایی برای پیش‌بینی شیب نهایی معقول و مطالعه روش‌های سریع برای تولید سری‌های محدوده پیت و تعیین محدوده نهایی پیت می‌پردازد. این مطالعه که بر اساس رویه‌های مهندسی و پیشرفت‌های فعلی و با استفاده از نظریه و روش‌های چندرشته‌ای انجام شده است، تحقیقاتی سیستماتیک و عمیق با ارزش نظری و عملی قابل توجه ارائه می‌دهد.
اصول طراحی برای محدوده‌های روباز اندازه محدوده‌های روباز، مقدار سنگ معدن و روباره‌ای که باید برداشته شود را تعیین می‌کند. با عمیق‌تر و گسترده‌تر شدن محدوده‌های روباز، تناژ سنگ معدن افزایش می‌یابد، اما روباره نیز به طور قابل توجهی بالا می‌رود و باعث افزایش نسبت باطله‌برداری می‌شود. بنابراین، تعیین محدوده‌های روباز اساساً شامل کنترل نسبت باطله‌برداری است تا از نسبت باطله‌برداری قابل قبول اقتصادی تجاوز نکند.
انواع مختلفی از نسبت‌های باطله‌برداری به اندازه حد معدن مرتبط هستند. اینکه کدام نسبت باطله‌برداری به کنترل مورد بحث است؛ این مقاله سه دیدگاه آکادمیک از نظر تاریخی اولیه و نمونه و معیارهای طراحی مربوط به آنها را ارائه می‌دهد:
(1) نسبت باطله‌برداری در محدوده پیت نباید بیشتر از نسبت باطله‌برداری اقتصادی باشد. این معیار مستلزم آن است که نسبت باطله‌برداری در محدوده پیت از نسبت باطله‌برداری اقتصادی معقول تجاوز نکند. اساس آن این است که اطمینان حاصل شود که با عمیق‌تر شدن پیت، سود اقتصادی حاشیه‌ای استخراج روباز بدتر از استخراج زیرزمینی نباشد. برای توده‌های معدنی پیوسته با روباره نازک، این اصل تمایل به حداکثر کردن سود کل از کانسار دارد. از آنجا که هدف آن بهینه‌سازی کل نتیجه اقتصادی است و محاسبه و اعمال آن ساده است، معیار ≤ به طور گسترده در طراحی دستی محدوده پیت، چه در داخل و چه در سطح بین‌المللی، استفاده می‌شود. با این حال، برای کانسارهایی با روباره ضخیم یا ناپیوسته، این معیار ممکن است مناسب نباشد. بنابراین، این یک شرط لازم اما نه کافی برای یک محدوده بهینه پیت است.
(2) میانگین نسبت باطله‌برداری نباید بیشتر از نسبت باطله‌برداری اقتصادی باشد. هدف این معیار کنترل عملکرد کلی اقتصادی معدن روباز است، به طوری که از معدن زیرزمینی بدتر نباشد. هدف، به حداکثر رساندن سنگ معدن قابل بازیابی در محدوده محدوده معدن است، در حالی که اطمینان حاصل شود که اقتصاد کلی معدن روباز از اقتصاد معدن زیرزمینی پایین‌تر نمی‌آید. از آنجا که از میانگین حسابی استفاده می‌کند، برخی از مناطق محلی ممکن است از نظر اقتصادی نسبت به روش‌های زیرزمینی عملکرد ضعیف‌تری داشته باشند. معیار ≤ میانگین را می‌توان همراه با معیار ≤ محدوده معدن استفاده کرد: پس از ترسیم محدوده معدن توسط معیار محدوده معدن، میانگین نسبت باطله‌برداری در آن محدوده باید بررسی شود. این معیار اغلب برای مواد معدنی کمیاب و با ارزش بالا یا ذخایر کوچک، زمانی که به حداکثر رساندن استخراج روباز (برای به حداقل رساندن رقیق‌سازی و هدررفت سنگ معدن) مطلوب است، اعمال می‌شود. همچنین معمولاً برای معادن سنگ‌های تزئینی و سنگ آهک استفاده می‌شود.
(3) نسبت باطله‌برداری تولید نباید بیشتر از نسبت باطله‌برداری اقتصادی باشد. نسبت باطله‌برداری تولید، نسبت باطله‌برداری واقعی به سنگ معدن تجربه شده در طول چرخه تولید معدن را نشان می‌دهد. اعمال معیار تولید ≤ تضمین می‌کند که در هر مرحله تولید، نتیجه اقتصادی معدن روباز بدتر از معدن زیرزمینی نباشد. نسبت باطله‌برداری تولید ممکن است یک نسبت تولید تعادلی یا یک نسبت باطله‌برداری نامتعادل (وابسته به زمان) باشد. محدودیت‌های پیت به‌دست‌آمده از معیار تولید، کوچکتر از مقادیر به‌دست‌آمده از معیار حد پیت اما بزرگتر از مقادیر به‌دست‌آمده از معیار میانگین هستند و بنابراین منجر به باطله‌برداری اولیه بیشتر و سرمایه‌گذاری توسعه می‌شوند. از آنجا که تعریف دقیق نسبت باطله‌برداری تولید دشوار است و رابطه آن با عمق پیچیده است، این معیار کمتر کاربردی است و به ندرت مورد استفاده قرار می‌گیرد.
عناصر محدودیت‌های معدن روباز ۳.۱ زاویه شیب نهایی و ساختار شیب زاویه شیب نهایی (نهایی) معدن تا حد زیادی بر ایمنی تولید و عملکرد اقتصادی تأثیر می‌گذارد. از دیدگاه اقتصادی، شیب تندتر (زاویه بزرگتر) ترجیح داده می‌شود زیرا زاویه شیب کوچکتر، حذف باطله و نسبت باطله‌برداری را افزایش می‌دهد. با این حال، زوایای شیب بیش از حد می‌تواند باعث بی‌ثباتی و به خطر انداختن ایمنی شود. بنابراین، زاویه شیب نهایی باید هم الزامات پایداری (ایمنی) و هم الزامات عملیاتی (استخراج) را برآورده کند.
الزام پایداری این است که بر اساس خواص توده سنگ و تحلیل پایداری، زاویه شیب نهایی باید پایداری شیب را تضمین کند. در طول مرحله طراحی محدوده پیت، زوایای شیب نهایی عموماً با مراجعه به معادن مشابه انتخاب می‌شوند و سپس تحت تحلیل پایداری اولیه و محاسبات ساده‌شده با داده‌های موجود قرار می‌گیرند.
۳.۲ عرض و محل کف (کف معدن) (۱) حداقل عرض و مقادیر کف معدن حداقل عرض کف معدن باید به تجهیزات معدنکاری و حمل و نقل اجازه کار و انجام کار ایمن را بدهد. این عرض معمولاً نباید از عرض ترانشه شروع (برش اولیه) باریک‌تر باشد؛ حداقل مقدار توسط مشخصات تجهیزات و محاسبات چیدمان حمل و نقل تعیین می‌شود.
(2) موقعیت کف و محدوده‌های مشابه هندسی (خودمتشابه) معدن معیار اساسی برای تعیین محل کف معدن، به حداقل رساندن میانگین نسبت باطله‌برداری در داخل معدن است. گاهی اوقات کف معدن نسبت به مناطق سنگی-مکانیکی یا ساختاری تنظیم می‌شود تا شیب‌های نهایی از مناطق شکسته یا ضعیف از نظر ساختاری جلوگیری کنند و پایداری را بهبود بخشیده و انفجار را ساده‌تر کنند.
بسته به ضخامت افقی توده معدنی، سه موقعیت ممکن برای کف معدن وجود دارد:
اگر ضخامت افقی بدنه معدن کمتر از حداقل عرض کف باشد، صفحه کف معدن را تا حداقل عرض رسم کنید.
اگر ضخامت افقی برابر یا کمی بیشتر از حداقل عرض کف باشد، عرض کف معدن را برابر با ضخامت بدنه معدن تنظیم کنید.
اگر ضخامت افقی توده سنگ معدن به میزان قابل توجهی از حداقل عرض کف بیشتر باشد، از حداقل عرض کف استفاده کنید.
موقعیت انتخاب شده باید سنگ معدن قابل بازیابی را به حداکثر برساند، ضایعات را به حداقل برساند و بهترین کیفیت سنگ معدن را تولید کند - یعنی سود اقتصادی را به حداکثر برساند.
زیرا واقعی گودال پایین تنه ها داشته باشند غیر صفر عرض ها, از نظر هندسی مشابه گودال محدودیت‌ها هستند نه به طور کامل قابل اجرا. در طراحی, تعیین ... گودال کف مکان توسط موارد: (i) روی مسطح زمین, هر دو ضخیم و نازک کانسارها ممکن است فرم از نظر هندسی مشابه گودال محدودیت‌ها; (دوم) روی متمایل زمین, اگر ... افقی ضخامت است بزرگتر از ... حداقل عرض ... گودال است مشابه-شکل داده شده, در حالی که نازک کانسارها با افقی ضخامت کمتر از ... حداقل عرض باید ملاقات اضافی محدودیت‌ها.
(3) طراحی روش برای از نظر هندسی مشابه گودال محدودیت‌ها A از نظر هندسی مشابه گودال حد است ... نظری بهینه پایین مکان که به حداقل می‌رساند ... میانگین سلب کردن نسبت—در اثر ... بهینه پایین موقعیت چه زمانی پایین عرض رویکردها صفر.
3.3 گودال عمق گودال-حد طراحی معیارها اساساً تعیین ... از نظر اقتصادی موجه گودال عمق. بسته به روی کانسار تداوم و اعتصاب طول, گودال‌ها می‌تواند باش طبقه بندی شده به عنوان طولانی گودال‌ها یا کوتاه گودال‌ها. اگر ... طول-به-عرض نسبت تجاوز می‌کند 4:1, ... گودال است دمت گرمممم و ... پایان-دیوار سنگ معدن حجم است نسبتاً کوچک; در دستی طراحی, ... پایان-دیوار سهم است اغلب ناچیز. اگر ... نسبت است کمتر از 4:1, ... گودال است خخخخخخخخخخخ و ... پایان-دیوار سنگ معدن ممکن است حساب برای 15–20% یا بیشتر از ... مجموع و باید باش در نظر گرفته شده.
(1) مقدماتی عزم و اراده از گودال عمق روی زمین شناسی صلیب-بخش‌ها سه روش‌ها وجود داشته باشد برای تعیین کننده گودال عمق روی زمین شناسی صلیب-بخش‌ها: (a) تحلیلی روش, (b) گرافیکی روش, و (c) طرح-تحلیل (طرح-تحلیل) روش. طرح-تحلیل روش است بیشترین به طور گسترده استفاده شده. آن مراحل هستند: 1) پیشنهاد دادن چندین نامزد گودال اعماق; 2) محاسبه ... گودال-حد سلب کردن نسبت‌ها برای هر کدام عمق; 3) طرح تحلیل منحنی‌ها و انتخاب کنید یک اولیه عمق.
(2) تنظیم پایین ارتفاع روی صلیب-بخش‌ها تنظیم ... گودال-پایین ارتفاع روی صلیب-بخش‌ها; ... تعدیل شده ارتفاع است ... طراحی گودال عمق.
(3) ترسیم کردن ... باز-گودال محدودیت‌ها (دستی روش) دستی ترسیم از گودال محدودیت‌ها شامل می‌شود سه عمده مراحل:
قرعه کشی ... نظری محیط از ... گودال کف در ... طراحی عمق: روی هر کدام صلیب-بخش, طولی بخش و کمکی بخش قرعه کشی ... گودال حد در ... طراحی عمق; سپس طرح a طرح از ... چینه شناسی افق در که ارتفاع. پروژه ... نقاط پایانی از ... گودال کف از ... بخش دیدگاه‌ها روی ... طرح و پیوستن آنها به بدست آوردن ... نظری کف محیط. صاف ... پلی‌لاین به a منحنی به فرم ... طراحی گودال کف محیط. تأیید که ... کف ابعاد ملاقات حمل و نقل-طرح بندی و تجهیزات-عملیات الزامات—صافی, انحنا شعاع‌ها, و کف طول باید برآورده کردن فنی استانداردها.
قرعه کشی ... گودال حد: روی ... توپوگرافی-زمین شناسی طرح, طرح ... طراحی کف محیط و سپس, از داخل بیرون, قرعه کشی نیمکت انگشتان پا و تاج خطوط برای هر کدام نیمکت (i.e., نیمکت ها و شیب ها) طبق به ... انتخاب شده شیب عناصر. افسرده قطعات از ... گودال فرم بسته نیمکت انگشتان پا روی ... طرح; دامنه تپه قطعات ممکن است داشته باشند نیمکت انگشت پا خطوط که کراوات به کانتور خطوط از ... همان ارتفاع.
قرعه کشی ... نهایی-گودال طرح: روی ... گودال-حد طرح, قرار دادن بیرون حمل و نقل و توسعه جاده‌ها (خط مسیریابی), سپس از ... پایین به سمت بیرون قرعه کشی نیمکت چهره‌ها و پلتفرم‌ها برای ... نهایی پیکربندی. همچنین طراحی اینتر-نیمکت رمپ پلتفرم‌ها کجا مورد نیاز. بررسی و تنظیم کردن ... اولیه گودال-حد طرح از آنجایی که جاده مسیریابی و توسعه محدودیت‌ها ممکن است آرامش شیب زاویه‌ها و افزایش سلب کردن.
(4) قرعه کشی گودال-حد صلیب-بخش‌ها با استفاده از ... نهایی گودال طرح, قرعه کشی سه نماینده صلیب-بخش‌ها در ... مناسب ترازوها. طولی بخش خط است کشیده شده از طریق ... طرح’s کلید پایین-عرض امتیازها; با استفاده از نیمکت عرض ها, به طور متوالی پروژه به سمت بالا به کامل ... صلیب-بخش‌ها.
عزم و اراده و بهینه‌سازی از باز-گودال محدودیت‌ها با استفاده از ... معمولاً اعمال شده طراحی اصول توصیف شده بالا, ... روش و مراحل برای گودال-حد عزم و اراده و بهینه‌سازی هستند به عنوان دنبال می‌کند:
(1) تعیین گودال عمق. برای کشیده گودال‌ها, اول تعیین عمق روی هر کدام زمین شناسی صلیب-بخش و سپس تنظیم کردن پایین ارتفاع با استفاده از طولی بخش‌ها. برای کوتاه گودال‌ها با بزرگ عمق-به-عرض نسبت‌ها, در نظر بگیرید اثرات از پایان-دیوار گسترش. اگر عمق نمی‌تواند باش مصمم مستقیماً از بخش‌ها, محاسبه گودال-حد سلب کردن نسبت‌ها روی طرح دیدگاه‌ها برای چندین نامزد اعماق و انتخاب کنید ... عمق کجا ... گودال-حد سلب کردن نسبت برابر است ... از نظر اقتصادی معقول سلب کردن نسبت.
(2) تعیین ... گودال-کف محیط روی طرح. گودال کف عرض ممکن است باش بزرگتر یا کمتر از ... کانسار افقی ضخامت, اما باید ملاقات ... حداقل عرض مورد نیاز. اصل است به حداکثر کردن سنگ معدن بهبودی در حالی که کوچک سازی ضایعات. حداقل پایین عرض باید اطمینان حاصل کردن امن تولید و عادی عملیات از معدنکاری و حمل و نقل تجهیزات; در تمرین آن مطابقت دارد به ... استارتر-سنگر عرض و بستگی دارد روی روش و تجهیزات—معمولاً نه کمتر از 20–30 m برای ایمنی.
بعد از تثبیت ... پایین ارتفاع و پایان موقعیت‌ها, قرعه کشی ... نظری کف محیط توسط طرح ریزی نقاط پایانی از صلیب-بخش‌ها روی ... چینه شناسی طرح در ... طراحی ارتفاع و اتصال آنها. برای حمل و نقل راحتی, ... کف محیط باید باش به عنوان مستقیم به عنوان ممکن است; منحنی قطعات باید برآورده کردن حداقل انحنا شعاع‌ها برای تجهیزات.
(3) تعیین شیب ساختار و شیب زاویه‌ها. شیب پایداری است ضروری برای امن تولید. درست انتخاب از شیب زاویه است ... اولیه یعنی از اطمینان از پایداری. درون ... محدودیت‌ها از فنی و پایداری الزامات, اتخاذ کردن ... تندترین شدنی نهایی شیب زاویه به کوچک کردن ضایعات حذف. چه زمانی تنظیم شیب زاویه‌ها, در نظر بگیرید سنگ جرم خواص, زمین شناسی ساختار, هیدروژئولوژی, معدنکاری روش و تجهیزات, برنامه‌ریزی شده مال من زندگی و آب و هوا. کجا ممکن است, رفتار سنگ-مکانیکی آزمایش‌ها و انجام دادن شیب پایداری محاسبات. زیرا موجود محاسبه روش‌ها هستند نه همیشه کامل, در تمرین نهایی شیب زاویه‌ها هستند اغلب انتخاب شده با مرجع به مشابه معادن و تجربی داده‌ها.
(4) قرعه کشی ... نهایی-طرح مشاهده. مراحل شامل شدن:
انتقال ... مصمم گودال-کف محیط روی شفاف کاغذ و روکش آن روی ... توپوگرافی-زمین شناسی نقشه; از ... داخل بیرون قرعه کشی نیمکت انگشتان پا طبق به شیب عناصر.
قرار دادن بیرون حمل و نقل جاده‌ها.
نقد و بررسی و تجدید نظر کردن ... مقدماتی نهایی-گودال طرح.
پروژه ... نهایی شد طرح روی صلیب-بخش‌ها بنابراین که بخش محدودیت‌ها موافق با ... طرح. زیرا شیب زاویه, کف عرض و عمق قویاً تحت تأثیر قرار دادن نهایی گودال محدودیت‌ها, a پویا ارزیابی شاخص سیستم می‌تواند باش تأسیس شد به مدل و بهینه سازی باز-گودال محدودیت‌ها. بهبود یافته بی پی عصبی شبکه الگوریتم‌ها می‌تواند باش استفاده شده به ساخت پیش‌بینی مدل‌ها برای پایدار نهایی شیب زاویه‌ها. سه-ابعادی کامپیوتر شبیه‌سازی می‌تواند پشتیبانی کارآمد, بصری برنامه‌ریزی از تولید. کامپیوتر شبیه‌سازی روش‌ها فعال کردن بیشتر بهینه‌سازی از گودال محدودیت‌ها.
نتیجه‌گیری باز-گودال معدنکاری استفاده می‌کند مشخص شده حفاری و حمل و نقل تجهیزات در یک در معرض کار کردن فضا. نهایی گودال شیب زاویه, گودال-کف عرض و مکان, و گودال عمق به طور قابل توجهی نفوذ تولید ایمنی و اقتصاد. تعیین گودال محدودیت‌ها است a پیچیده وظیفه مستلزم پایبندی به بنیادی اصول در حالی که به طور انعطاف پذیر تطبیق دادن به سایت-خاص شرایط به دستیابی به a معقول طراحی. این کاغذ بررسی شده کلید مسائل در گودال-حد بهینه‌سازی, تحلیل شده ویژگی‌ها از باز-گودال محدودیت‌ها, مورد بررسی قرار گرفت اولیه شاخص‌ها تأثیرگذار ... پایدار نهایی شیب زاویه و روش‌ها برای پیش‌بینی a معقول نهایی شیب, و مورد بحث قرار گرفت رویکردها برای بهینه سازی گودال محدودیت‌ها.
