منبع تحقیق با موضوع رتبه بندی، و رتبه بندی، زیست محیطی

ه سنگ در عمليات انفجار استاندارد خالي است. يكي از عوامل پيچيدگي تأثیر عوامل مختلف و مکانیسم‌های كنشي بين آن‌ها است. عامل ديگر فاكتورهاي قابل كنترل و مرتبط با طرح انفجار در محدوده شرايط قابليت انفجار است.
سوالي كه در اينجا مطرح می‌شود اين است كه چگونه می‌توان از تكراری شدن پارامترهاي مشابه و تأثیر بيش از حد پارامترهاي كم اهميت جلوگيري كرد؟ چگونه می‌توان عوامل مهمي را كه با اندازه گیری‌های عيني قابل بيان نيستند به حساب آورد؟ چگونه اندركنش هاي بين تک تک پارامترها را می‌توان توصيف كرد و نشان داد؟ بدون داشتن روشي پيشرفته پاسخ به اين سوالات دشوار خواهد بود.[22]
محققین در این گروه تعیین قابلیت انفجار با مطالعات گسترده سعی نموده‌اند تا تعداد زیادی از پارامترهای موثر بر انفجار را به روش‌های آماری و یا هوشمند به قابلیت انفجار مرتبط نمایند. در زیر به بخش اعظم این دانشمندان اشاره خواهد شد.

1-9-1- لایلی39
لایلی در سال 1986 یک معادله برای تعیین قابلیت آتشباری توده سنگ بر اساس پارامترهای مرتبط با شرایط ساختگاه ارائه کرد.[16]
(1-26) BI=0.5 (RMD+JPS+JPO+SGI+H)
بطوریکه RMD امتیاز توصيف توده سنگ، JPS امتیاز فاصله‎داری درزه‎ها، JPS امتیاز جهت‎داری درزه‎ها، SGI فاکتور توصيف تأثیر وزن مخصوص، H امتیاز سختي سنگ در مقياس موس است.
جدول(1-5) نحوه امتیازدهی این شاخص‌ها را نشان می‌دهد.
شاخص
امتیاز
توصیف توده سنگ
RMD
توده سنگ‌های ترد و پودری
10
توده سنگهای بلوکی
20
توده سنگ‌های توده ای
50
فاصله داری ناپیوستگی ها
JPS
برای بازشدگی کم (<0.1 m)
10
برای بازشدگی متوسط (0.1-1.0 m)
20
برای بازشدگی زیاد (>1.0 m)
50
جهت داری ناپیوستگی ها با سطح آزاد
JPO
افقی: اختلاف شیب درزه با افق کمتر از 10 درجه
10
هم جهت و شیبدار: اختلاف بین جهت شیب درزه و سطح آزاد کمتر از 30 درجه
20
عمود: اختلاف بین جهت شیب درزه و سطح آزاد بیشتر از 60 درجه
30
خلاف جهت: اختلاف بین جهت شیب درزه و سطح آزاد بین 180 تا 120 درجه
40
چگالی سنگ
SGI

: وزن حجمی سنگ (تن بر متر مکعب)
SGI=25 γ-50
سختی سنگ (سختی در مقیاس موس)
H
مدول یانگ کمتر از 50 گیگا پاسکال
یک سوم مدول یانگ (گیگا پاسکال)
مدول یانگ بیش از 50 گیگا پاسکال
یک پنجم مقاومت تراکمی (مگا پاسکال)
در نهایت با استفاده از شاخص قابلیت آتشباری پیشنهاد شده توسط لایلی، مقدار خرج ویژه و انرژی انفجار از رابطه‎های زیر بدست می‌آید:
Q_ANFO=0.004×BI(1-27)
E=0.015×BI(1-28)
بطوريكه Q مقدار آنفو به کیلوگرم بر تن توده سنگ و E انرژی مورد نیاز به مگا ژول بر تن توده سنگ است.

‌1-9-2- گوس40
گوس در سال 1988 یک سیستم طبقه بندی ژئومکانیکی توده سنگ جهت تعیین اندیس قابلیت انفجار توده سنگ برای معادن زغال سنگ پیشنهاد داد[23].
(1-29) BI=(DR+DSR+PLR+JPO+〖AF〗_1+〖AF〗_2)
در رابطه فوق BI شاخص قابلیت انفجار، DR امتیاز دانسیته، DSR امتیاز فاصله‎داری ناپیوستگی‎ها، PLR امتیاز شاخص بار نقطه‎ای، JPO امتیاز جهت شیب ناپیوستگی‎ها، AF1 فاکتور تعدیل1 و AF2 فاکتور تعدیل2 می‎باشد. جدول(1-6) حدود مقادیر موثر و امتیاز متعلقه در این طبقه بندی را نشان می‌دهد.

جدول(1-6) مقادیر متغیرهای انتخاب شده برای محاسبه شاخص قابلیت انفجار پیشنهادی گوس
پارامترها
حدود و امتیاز
وزن حجمی t/m3))
DR
<1.6
1.6-2.0
2.0-2.3
2.3-2.5
>2.5

20
15
12
6
4
فاصلهداری (m)
DSR
<0.2
0.2-0.4
0.4-0.6
0.6-2.0
>2.0

35
25
20
12
8
اندیس مقاومت بار نقطهای (MPa)
PLR
<1
1-2
2-4
4-6
>6

25
20
15
8
5
امتیاز جهتداری درزهها
JPO
DIF
SAF
SNF
DOF
HOR

20
15
12
10
6
فاکتور تعدیل 1
AF1
جبهه کار به شدت محدود
جبهه کار تا حد قابل قبولی آزاد
-5
0
فاکتور تعدیل 2
AF2
نسبت عمق چال به بار سنگ 2
نسبت عمق چال به بار سنگ 2 – 5/1
نسبت عمق چال به بار سنگ 5/1
0
-2
-5
وی رابطه بین اندیس قابلیت انفجار توده سنگ و فاکتور خرج ویژه را براساس تجربیات خود در 12 معدن روباز با ماده منفجره اسلاری (سرعت انفجار3800 متر بر ثانیه) طبق جدول(1-7) به دست آورد.
جدول(1-7) رابطه بین شاخص قابلیت انفجار و خرج ویژه پیشنها شده توسط گوس
شاخص قابلیت انفجار
40-30
50-40
60-50
70-60
85-70
خرج ویژه (کیلوگرم بر متر مکعب)
8/0-7/0
7/0-6/0
6/0-5/0
5/0-3/0
3/0-2/0

1-9-3- هاگان41
هاگان در سال 1995 نتیجه گرفت که نتایج آتشباری سنگ نسبت به هر متغیر دیگری بیشتر تحت تأثیر خصوصیات سنگ است. وی همچنین بر این اعتقاد بود که با کاهش فاصله‎داری متوسط درزه‎ها اهمیت مقاومت ماده سنگ کاهش می‎یابد. در حالی که اهمیت مقاومت توده سنگ افزایش می‎یابد. وی افزود که در یک توده سنگ با فاصله‎داری زیاد درزه‎ها، آتشباری نیاز به ایجاد ترک‎های جدید بیشتری دارد. از طرف دیگر در یک توده سنگ با فاصله‎داری کم درزه‎ها نیاز به ایجاد ترک‎های جدید نمی‎باشد و خردایش به وسیله تبدیل توده سنگ به قطعات کوچک‌تر در اثر باز شدن درزه‎ها توسط فشار گازهای انفجار حاصل خواهد شد. او همچنین توضیح داد که بازده آتشباری در مقایسه با مقاومت سنگ در درجه کمتری تحت تأثیر اصطکاک داخلی، اندازه دانه و تخلخل است.[18]

1-9-4- اسکوت42
اسکوت در سال 1996 گزارش داد که خصوصیات توده سنگ کنترل کننده آتشباری شامل پارامترهای مقاومتی، ویژگی‌های مکانیکی مثل مدول الاستیسیته، نسبت پواسون، قابلیت عبور موج ضربه، اندازه و شکل بلوک طبیعی و کاهش اندازه قطعه مورد نیاز به وسیله آتشباری است.[24]
1-9-5- مرکز تحقیقات JKMRC
این مرکز در سال 1996یک سیستم طبقه‌بندی توده سنگ بر اساس ویژگی‌های مؤثر بر راندمان انفجار و تحلیل قابلیت انفجار که در یک معدن زغال سنگ توسط پارامترهای زیر ارائه داد:
توده سنگ : مقاومت، چگالی، مدول یانگ
ساختار : اندازه برجای بلوک، تأثیر ساختمان
طراحی انفجار : اندازه خردایش مورد نظر، جابجایی مطلوب سنگ خرد شده، محدودیت ایجاد شده، مقیاس عملیات
زیست محیطی : آب
شاخص‌های برآورد شده در این روش عبارتند از: شاخص مقاومت که نشان دهنده میزان مقاومت سنگ نسبت به خرج ویژه می‌باشد. شاخص خردایش شامل نسبت اندازه بلوک برجا به اندازه خردشدگی مورد نظر می‌باشد. این شاخص متناسب با مدول یانگ می‌باشد. شاخص جابجایی سنگ خرد شده: میزان انرژی مورد نیاز جابجایی سنگ خرد شده و متناسب است با معکوس مدول یانگ سنگ. شاخص تصحیح: این شاخص برای تنظیم خرج ویژه بر اساس ساختار، میزان تصحیح مقیاس و محدودیت می‌باشد. جزئیات دقیق و فرمولی برای محاسبه در این روش معلوم نیست، اما نرم افزاری توسط این مرکز ساخته شده است.[8]

1-9-6- لاتهام و لو43
لاتهام و لو در سال 1999 يك سيستم تعيين قابليت انفجار را براي پيش‎بيني توزيع اندازه خردایش حاصل از آتشباري ارائه كردند. اين مدل بر اساس اطلاعات جامعي از خصوصيات سنگ بكر و ناپيوستگي ها توسعه يافته است. ایشان توده سنگ‌ها را بر اساس قابلیت انفجارشان به پنج کلاس خیلی راحت، راحت، متوسط، سخت و خیلی سخت طبقه بندی کردند. روش مورد استفاده در مطالعات ایشان روش سیستم مهندسی سنگ44 (RES) و ماتريس اندركنش بود.
ﺳﯿﺴﺘﻢ ﻫﺎي ﻣﻬﻨﺪﺳﯽ ﺳﻨﮓ روشی استﮐﻪ ﻗﺎﺑﻠﯿﺖ ﺗﺠﺰﯾﻪ و ﺗﺤﻠﯿﻞ همزمان ﻓﺮآﯾﻨﺪﻫﺎي ﭘﯿﭽﯿﺪه ﻣﻬﻨﺪﺳﯽ ﺳﻨﮓ را دارد. اﯾﻦ روش در سال 1992 ﺗﻮﺳﻂ ﻫﺎدﺳﻮن ﭘﺎﯾﻪﮔﺬاري ﺷﺪ. ﺑﻪ ﻃﻮرﮐﻠﯽ در اﯾﻦ روش ﺧﺼﻮﺻﯿﺎت و رﻓﺘﺎر ﻫﺮ ﭘﺎراﻣﺘﺮ ﺑﻪ ﻋﻨﻮان ﯾﮏ ﺳﯿﺴﺘﻢ دو ﻣﺘﻐﯿﺮه ﺑﺮآورد ﺷﺪه و در ﻧﻬﺎﯾﺖ اﯾﻦ ﺳﯿﺴﺘﻢ دوتایی را به ﮐﻞ ﺗﻮده ﺳﻨﮓ ﺗﻌﻤﯿﻢ می دﻫﺪ. RES روﺷﯽ اﺳﺖ ﮐﻪ اﻣﮑﺎن ﺗﺤﻠﯿﻞ ﻫﻤﺰﻣﺎن رواﺑﻂ ﺑﯿﻦ ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎي ﻣﺆﺛﺮ ﺗﻮده ﺳﻨﮓ، ﻣﺤﻞ و ﺳﺎزه را دارد وآﺛﺎر ﻧﺎﺷﯽ از اﻧﺪرﮐﻨﺶ ﺑﯿﻦ آن‌ها را ﻣﻮرد ﺑﺮرﺳﯽ ﻗﺮار ﻣﯽدﻫﺪ. در ﺳﯿﺴﺘﻢ ﻫﺎي ﻣﻬﻨﺪﺳﯽ ﺳﻨﮓ، ﺷﻨﺎﺳﺎﯾﯽ ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎي ﺑﺤﺮاﻧﯽ، ﻣﺴﯿﺮﻫﺎي ﺗﺎﺛﯿﺮﮔﺬار، ﺣﻠﻘﻪﻫﺎي ﺑﺮﮔﺸﺘﯽ و ارزﯾﺎﺑﯽ روشﻫﺎي اﻧﺘﺨﺎﺑﯽ ﻣﻬﻨﺪﺳﯽ ﻣﻨﺎﺳﺐ، ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻣﺎﺗﺮﯾﺲ اﻧﺪرﮐﻨﺶ ﺳﻨﮓ ﺻﻮرت ﻣﯽﮔﯿﺮد. ﻣﺎﺗﺮﯾﺲ اﻧﺪرﮐﻨﺶ ﻋﻨﺼﺮ ﮐﻠﯿﺪي ﺳﯿﺴﺘﻢﻫﺎي ﻣﻬﻨﺪﺳﯽ ﺳﻨﮓ اﺳﺖ ﮐﻪ ﺟﻬﺖ ﻓﻬﺮﺳﺖﮐﺮدن ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎي ﻣﺆﺛﺮ در ﯾﮏ ﭘﺮوژه ﻣﻬﻨﺪﺳﯽ ﺳﻨﮓ و ﻧﻤﺎﯾﺶ اﻧﺪرﮐﻨﺶ ﺑﯿﻦ آن‌ها ﻣﻮرد اﺳﺘﻔﺎده ﻗﺮار ﻣﯽﮔﯿﺮد. در ماتريس اندركنش يك سيستم مهندسي مثلا سيستم قابليت انفجار تمام عوامل يا پارامترهاي موثر بر سيستم در طول قطر اصلي ماتريس مرتب می‌شوند که جملات قطري ناميده می‌شوند.
در این طبقه بندی 12 عامل به عنوان عوامل اصلي در سيستم طبقه بندي قابلیت انفجار به شمار مي روند. اين 12 عامل جملات قطري ماتريس اندركنشي هستند. ماتريس با استفاده از نتايج و تجارب نظري يا اندازه گيري هاي عيني يا هر دو كدبندي می‌شود. اما با توجه به اين 12 عامل، يك يا دو پارامتر قابل اندازه گيري وجود دارد كه مي توان به اندازه اي به كمك آن‌ها تاثير عوامل در يك منطقه مورد مطالعه را نشان داد. اين عوامل به عنوان جملات قطري در ماتريس اندركنشي عمل مي كنند. عوامل و پارامترهاي مربوطه عبارتند از: P1 مقاومت تراکمی توده سنگ، P2 مقاومت کششی توده سنگ، P3 چگالی سنگ، P4 الاستیسیته، P5 سرعت امواج طولی، P6 سختی سنگ، P7 نسبت پواسن، P8 مقاومت در برابر شکست، P9 اندازه برجای بلوک‌ها، P10 تردی توده سنگ، P11 نسبت سرعت میدانی امواج طولی به سرعت آزمایشگاهی، P12 مقاومت صفحات ناپیوستگی. كمي سازی و تعيين ارزش اثر جهت داري، مقدار ‌آب موجود و برخي ديگر عوامل نيز اهميت زيادي دارند که به تحقيقات بيشتر نياز دارد.
لاتهام سپس با استفاده از ماتریس اندر کنش و محاسبه میزان اثر و تأثیر پذیری‌، اهمیت پارامتر‌ها را مشخص کرد. عوامل متعددي بر قابلیت انفجار اثر مي گذارند. اما تنها عواملي كه سهم بيشتري در تاثيرگذاري بر سيستم قابليت انفجار دارند اهميت عملي پيدا مي كنند. بر اساس نمودار C-E (جدول 1-8 ) و هيستوگرام ترتيبي بدست آمده(شکل1-11 و جدول 1-9)، عواملي كه سهم بيشتري در سيستم دارند يعني بيش از 70% كل ∑▒〖C+E〗 را به خود اختصاص داده اند به عنوان عوامل مورد استفاده در ارزيابي قابليت انفجار توده سنگ انتخاب می‌شوند.[22]
جدول(1-8) ماتریس اندرکنش عوامل موثر بر قابلیت انفجار [22]

شکل (1-11)هیستوگرام وزن دهی و رتبه بندی پارامتر های موثر در روش لاتهام
بدین ترتیب این روش قابلیت انفجار توده سنگ را بر اساس فرمول زیر بدست می آورد:
(1-30)
كه BD مقاومت سنگ در برابر خردایش و عامل تعيين كننده قابلیت انفجار ناميده می‌شود. Rj مقدار فاكتور J ام بدست آمده از منطقه مورد مطالعه است. Wj ضريب ارزش (∑▒〖C+E〗)بدست آمده برای فاكتور J ام. بدین ترتیب مقدار BD بين محدوده 0 تا 1 خواهد ود و هرچه BD بيشتر باشد، سنگ مقاومت بیشتری در مقابل انفجار خواهد داشت.

جدول(1-9) وزن و رتبه بندی تاثیر پارامتر‌ها در روش لاتهام
رتبه
C+E
پارامتر
1
12.4
مقاومت تراکمی
2
11.8
مقاومت کششی
3
10.7
الاستیسیته
4
10.5
چگالی
5
10.3
سختی سنگ
6
10.15
سرعت موج P
7
9.5
تردی توده سنگ
8
9.2
اندازه برجای بلوک‌ها
9
8.9
مقاومت برابر شکست
10
8.75
یکپارچگی توده سنگ
11
7.4
نسبت پواسن
12
7.2
مقاومت صفحات ناپیوستگی

لاتهام با استفاده از يافته هاي تئوري و عملی انفجار، فهرست كمي برای طبقه بندی‌های قابليت انفجار مربوط به هريك از پارامترهاي مربوط به طبقه بندی خود را در جدول (1-10) آورده است. اين جدول پايه تعيين امتياز تاثير هر پارامتر بر قابليت انفجار و بدست آوردن مقدار امتياز با استفاده از معادله 1-30 است.[22]

جدول(1-10) فهرست كمي طبقه بندي قابليت انفجار مربوط به هريك از فاكتورها و پارامترهاي مربوط به آن‌ها