نگاهی به اسم او

در موضوع: استخراج معدن
بین ضریب انتقالى امواج لرزه اى حاصلى آتشباری خواص ناپیوستگى در سنگهاى رسوبى
   خلاصه مطالب:
     برای تعیین خسارت ناشى از انفجار در معادن سنگى از معیار ارائه شده توسط شاب، دیمن و داویس (DIMEN&DAVIS,SHOB,1986) استفاده مى شود که از رابطه رابطهWb.V=Kda تبعیت مى کند V سرعت موج ذره ای،W خرج درتاخیر، R فاصله از محل انفجار، ضرایب ثابت وابسته به آتشباری و K در این رابطه ضریب ثابت انتقال امواج که به خواص زمین شناسى وابسته است. در این مجموعه ابتدا سرعت موج ذره ای در راستاهای مختلف ثبت شده است و فاصله نقاط انفجار تا نقطه ثبت توسط ژئوفون بدست آمده است. با رسم نمودار سرعت ذره ای در مقابل فاصله اندازه گیری توسط نرم افزار datafit ضریب K بدست آمده است. با تعیین خواص مختلف لایه بندی مانند امتیاز توده سنگ، تعداد ناپیوستگى، دانسیته سنگهای در بر گیرنده هر مقطع و زاویه بین راستای هر مقطع و راستای امتداد لایه بندی هر مقطع، رابطه بین این خواص ناپیوستگى و ضریب انتقال K در سنگهای رسوبى ارائه مى شود و سپس با استفاده از نرم افزار SPSS تحلیل مى شود.
   واژه هاى کلیدى: سرعت موج ذره اى، انتقال امواج، ژئوفون، خواص ژئومکانیکى، انفجار، خواص ناپیوستگى

پیش گفتار:
     انفجار همیشه تولید لرزش یا امواج لرزه ای مى کند. امواج لرزه ای امواج الاستیک ناشى از خواص الاستیک سنگهاست] 1[. چنانچه به نقطه ای از قطعه سنگ نیرویى اثر کند که از حد الاستیک سنگ تجاوز نکند، تغییر شکل اندکى در آن نقطه ایجاد مى گرددکه به نقطه مجاور منتقل شده و به همین ترتیب از اطراف آن نقطه به نقاط دیگر انتشار مى یابد]2[. امواج لرزه ای ممکن است خسارات جبران ناپذیری به سنگهای باقیمانده پس از انفجار یا تاسیسات مجاور وارد کند]3[. هرگاه فرکانس ارتعاشات ناشى از انفجار بین 100-1 هرتز باشد، استفاده از سرعت ذرات به عنوان معیار بررسى خسارت توصیه مى شود]4[. فرکانس ارتعاشات ناشى از انفجار در معادن سنگى بین 100-1 هرتز است] 5[.
   استانداردهای مقفاوتى جهت پیش بینى حدکثر سرعت ذرات تا به حا دارائه شده است. شاب و دیمن داویس رابطهWb.PPV=Kda را برای پیش بینى حدکثر سرعت ذرات در معادن سنگى ارائه داده است]6[.
   در این رابطه:
   PPV : سرعت ذره ای ماکزیمم
   d: فاصله از محل انفجار
   K: ضریب ثابت مربوط به زمین شناسى
   &#-3908;, &#-3959;: ضرایب ثابت وابسته به آتشباری
   W: وزن خرج در تاخیر
   ضریب انتقال امواج K به زمین شناسى مقاطع انتقال امواج وابسته است. عوامل مختلفى بر ضریب انتقال امواج K در لایه های زمین شناسى تاثیر دارند. مهمترین عوامل دانسیته، تخلخل، انیزوتروپى، فشار آبهای زیر زمینى، دماو فشار محصور مى باشند]7[. علاوه بر این عوامل خواص توده سنگ نیز بر میزان انتقال امواج تاثیر دارند. خواص درزه ها فاصله داری درزه ها، تعداد ناپیوستگیها و زاویه راستای انتشار امواج با راستای موازی امتداد لایه بندی نیز از عوامل تاثیر گذار بر ضریب انتقال امواج مى باشد.

متن اصلی:
     تاثیر خواص ناپیوستگها بر انتقال موج ذره اى:
تحقیقات زیادی در مورد تاثیر عوامل ناپیوستگى سنگها بر روی لرزش ناشى از انفجار انجام شده است. زمان عبور امواج، به دانسیته مواد سنگى و کانیها بستگى دارد. با افزایش دانسیته سنگهای عبور امواج به علت بالا رفتن همسانگردی و انسجام سنگ انتقال امواج لرزه ای بهتر انجام مى شود و ضریب انتقال امواج بالا مى رود]8[.
V=ab-b (1)
که در این فرمول b,a ضرایب ثابت
V: سرعت انتشار موج
d: دانسیته سنگها
درزه ها در انتقال امواج لرزه ای نقش اساسى دارند، بطوریکه مى توان گفت تمامى عوامل تاثیر گذار بر روی انتقال امواج نوعى به درزه ها وابسته اند. خواص درزه ها از تبیل فاصله داری، مواد پرکننده و وضع درزه ها بیشترین تاثیر را بر روی انتقال امواج دارند(9).وجود لایه های سست باعث کاهش انتقال امواج لرزه ای مى شود. لایه های سست باعث پایین آمدن ضریب الاسیسیته سنگها و افزایش میرایى امواج خواهد شد و ضریب انتقال امواج را کاهش مى دهد(10).تعداد درزه ها بر میزان انتقال امواج تاثیر زیادی دارند. بر طبق آزمایشات انجام شده بر روی چند سن مشخص شده است، رابطه خطى معکوس بین تعداد درزه ها و سرعت موج ذره ای وجود دارد(11).بطوریکه با افزایش تعداد درزه ها سرعت امواج ذره ای کاهش مى یابد و معادله رگرسیون به صورت زیر ارائه شد است(12):
Jn= -aVp +b (2)
که در آن:
Jn: تعداد در زه ها
Vp: سرعت انتشار موج
a,b: ضرایب ثابت
وضعیت درزه ها که معمولا با زبری درزه ها (FRC) تعریف مى شود، بر میزان انتقال امواج موثر است. طبق تحقیقات انجام کرفته بین زبری درزه ها و سرعت موج ذره ای رابطه ای از نوع درجه دوم وجود دارد. با افزایش FRC سرعت موج ذره ای در ابتدا به کندی و سپس به تندی کاهش مى یابد(12).

معرفى محل تحقیق:
مجموعه نیروگاهى و مغار توشعه مسجد سلیمان در مجاورت مجموعه نیروگا هها فاز (1 )در حال ساخت است. به علت مجاورت این سازه ها با هم، باید در هفگام حفاری دقت زیادی بکار برد. اففجارهایى ک برای احداث مجموعه نیروگاهى فاز توشعه انجام مى شود، در صورتى که احتیاطهای لازم صورت نگیرد، سبب بروز لرزش های شدید زمین خواهد شد و خسارات جبران ناپذیری را به تجهیزات نگهداری، ابزار دقیق و تاسیسات نصب شده در مغارهای فاز( 1 )وارد خواهد کرد. برای بررسى این موضوع، در مواقع انفجار در سازه های فاز توسعه اقدام به نصب ژئوفون در مکانهای نظیر مغار اصلى و مغار ترانسفرمر فاز(1) شد تا میزان لرزش ناشى از انفجار در این مکانها بررسى شود. در راستاهای مورد مطالعه با استفاده از خواص ژئومکانیکیسنگهای مسیر عبور امواج، امتیاز توده سنگهای مسیر بدست آورد ه شده است. توسط ژئوفون فاصله نقاط انفجار و سرعت موج ذره ای برای خرج در تاخیرهای مختلف بدست آمده است. و رابطه بین این دو مقدار از طریق نرم افزار بدست آمده است. که ضریب ثابت این معادله همان ضریب انتقال k است. با استفاده از این تحقیق مى توان قبل از شروع انفجار با استفاده از مطالعات مقدماتى ژئومکانیکى میزان خسارت انفجار در مناطق مختلف را بدست آورد.
شکل( 1 )جانمایى راستاهای مورد مطالعه در نیروگاه سد مسجد سلیمان را نشان مى دهد. خطوط
سیاه پر رنگ راستای مقاطع مورد مطالعه مى باشد(13).
 
شکل 1- نمایی از نیروگاه فاز توسعه و فاز(1) و راستاهای مطالعه شده (3).

انجام تحقیق
تحقیق مورد نظر در منطقه رسوبى لایه ای سد مسجد سلیمان که لیتولوژی آن شامل سنگهای عموما کنگولومرا، ماسه سنگ، رس سنگ سیلت مى باشد انجام شده است.
در جدول(1 ) تعداد لایه های در بر گیرنده مقاطع مورد مطالعه آمده است، تعداد لایه های گذرنده هر مقطع درکمترین حالت 2 لایه و در بیشترین 9 لایه مى باشد.
 
جدول 1- تعداد مقاطع با تعداد لایه های گذرنده از مقطع

درجدول شماره 2 مشخصات و اطلاعات حاصل از برداشت مقطع شماره 4 به عنوان نمونه آمده است، در این جدول مشخصات برداشت شده و خواص ژئومکانیکى مربوط به مقطع شماره 4 آمده است:
 
جدول 2- خصوصیات ژئو مکانیکی برداشت از مقطع 4 در نیروگاه مسجد سلمان

آبهای زیر زمینى و تعداد ناپیوستگى موجود در مقطع مورد مطالعه قرار گرفته است. در ادمه امتیاز توده سنگهای هر لایه ثبت سرعت ذره ای ناشى از انفجارات یرای جهات مختلف توسط ژئوفون 1500 UVS در چند نقطه انجام شده است. فاصله نقاط انفجار و نقطه ثبت با استفاده از مختصات نقشه برداری بدست آمده است. اندازه گیریها در 9 مقطع با لیتولوژی مختلف انجام شده است. هر مقطع شامل سنگهای با ضخامتهای مختلف و خواص متفاوت مى باشد. در 9 مقطع مذکور برداشتهای زمین شناسى انجام شده است. با استفاده از نقشه های زمین شناسى منطقه و نقشه های مقاطع حفاری و انجام مطالعات زمین شناسى و آزمایشگاهى فرکانس ناپیوستگى در جهت مورد نظر، RQD وضعیت درزه های مقاطع، وضعیت آبهای زیر زمینى و تعداد ناپیوستگى موجود در مقطع بدست آمده است. زاویه آزیموت راستای مقاطع با امتداد جهت عمودبر درزه های هر مقطع بدست آورده شده است. سپس فرکانس ناپیوستگى در راستاهای مقاطع بدست آمده است تا RQD جهت دار هر لایه محاسبه شود. در ابتدا فرکانس ناپیوستگی از فرمول (3) بدست آمده است :
 
(3)

که در آن:
?: فرکانس ناپیوستگى در جهت عمود بر دسته درزه ها
0?: فرکانس ناپیوستگى در راستای مقاطع
?: زاویه دو راستای مقاطع عمود بر درزه های برداشت شده
پس از به دست آوردن فرکانس ناپیوستگیها RQD از دو فرمو ل (4و5) برای هر مقطع بدست آمد است(14):
 
(4)

 
(5)

در ادامه امتیاز توده سنگهای لایه های مقاطع با در نظر گرفتن 5 فاکتور پایه محاسبه شده است. برای بدست آوردن امتیاز توده سنگ هر مقطع به امتیاز های محاسبه شده هر لایه تشکیل دهنده مقطع ضریب وزنى اختصاص داده شد، سپس RMR (امتیاز توده سنگ) مقاطع با روش ارائه شده توسط بینیاوسکى بدست آمده است(10). RMR محاسبه شده برای 9 مقطع در جدو ل (3) آمده است.
در مرحله بعد سرعت ذره ای ثبت شده توسط ژئوفون بر حسب خرج در تاخیرهای نزدیک به هم برای هر مقطع جداگانه دسته بندی شده اند. با استفاده از نرم افزار datafit نمودار سرعت در برابر فاصله برای خرج در تاخیرهای مختلف برای هر مقطع به طورجداگانه بدست آورده شده است. با در نظر گرفتن معادله(6) به عنوان معیار بررسى خسارت، ضریب انتقال امواج (K) برای هر مقطع بدست آمد.
 
(6)

شکل (4) نمودار سرعت ذره ای فاصله را برای مقطع شماره 8 برای خرج در تاخیر های مختلف نشان
مى دهد. همانطوریکه در شکل نشان داده شده است مقدار ضریب ثابت (K) برای سه خرج در تاخیر 5/1، 5 و10 کیلوگرم در مقطع شماره 8 برابر 440 بدست آمده است.
 
شکل 4- نمودار کلی مربوط به معادله سرعت ذره ای برای انفجارهای انجام شده در مقطع شماره 8

 
(7)

برای مقاطع دیگر این مرحله تکرار مى شوند و ضریب انتقال امواج (K) برای همه مقاطع بدست آمده است. در جدول 3 مقدار RMR وK محاسبه شده برای 9 مقطع آورده شده است:
 
جدول 3- مقادیر RMRوK بدست آمده برای مقاطع مختلف

نمودار RMRدر برابر K برای 9 مقطع مورد مطالعه رسم شده است. همانطوریکه در شکل 5 نشان داده شده است رابطه لگاریتمى بین دو متغیر ضریب همبستگى نسبتا خوبى دارد.
 
شکل 5- نمودار رگرسیونی مربوط به میزان مقدارk در مقابلRMR

نرمالایز کردن K وRMR
ضریب همبستگى حاصل از نمودار نسبت به پروژه های موجود پایین نیست ولیکن با توجه به این که
یک سری عوامل در RMR وارد نشده است، بهتر است با تحلیل این عوامل تاثیر گذار دقت کار افزایش یابد.
در مرحله نرمالایز کردن، فاکتورهای موثر مانند چگالی (d)، تعداد ناپیوستگیها در واحد متر(n) کسینوس زاویه بین راستای ناپیوستگى با راستای انتشار امواج (x) تحلیل شده اند.
در ابتدا تاثیر دانسیته مورد ارزیابى قرار گرفته مى شود. ضریب همبستگى از 7251/0 به مقدار 7982/0 رسیده است. سپس با تعداد ناپیوستگیها در واحد متر و زاویه راستای انتشار امواج با امتداد موازی لایه ها نرما لایز انجام شده است. در نتیجه همانطوریکه در شکل (6) نشان داده شده است ضریب همبستگى به میزان قابل توجهى بالا رفته است.
 
شکل 6- نمودار رگرسیونی مربوط به ضریب ثابت K در مقابل (RMR.d.(1+cos)/n)Z

در شکل (6) نشان داده شده است که میزان ضریب انتقال امواج لرزه ای به میزان قابل توجهى با نرمالایز کردن داده بالا رفته و حتى مقدار آن به عدد ا بسیار نزدیک شده است.

تحلیل نتایج بدست آمده توسط نرم افزار SPSS
بدین منظور با استفاده از نرم افزار SPSS اقدام به بررسى رابطه ریاضى بین متغیرهای فوق شد که نتایج تحلیل داده های حاصل از تجزیه و تحلیل نشان دهنده این موضوع مى باشد که رابطه بین متغیر های فوق یک رابطه لگاریتمى است. نرم افزار SPSS دقیقا نتیجه مشابه نتایج نرم افزارهای EXCEL و DATAFIT داده است.
شکل (7) نمودار مشاهده ای و نمودار رگرسیونى حاصل در نرم افزار SPSS را برای ضریب انتقال K در مقابل (RMR.d.(1+cos)/n)Z نشان داده است.
 
شکل 7- نمودار رسم شده بین دو متغیر k و (RMR.d.(1+cos)/n)Z توسط نرم افزار SPSS

به منظور بررسى این که این رابطه ناشى از تصادف نبوده و به عبارت دیگر معنى دار است آزمون فرضیه زیر توسط نرم افزار SPSS مورد بررسى قرار گرفت.
فرضیه: رابطه لگاریتمى K = 184.45Ln(z)-934.37 بین متغیرهای فوق معنى دار است.
که فرضیه فوق به دو زیر فرضیه تقسیم بندی مى شود:
•بتا یا ضریب (RMR.d.(1+cos)/n)Z یعنى عدد 45/184 معنى دار است
•آلفا یا ضریب ثابت یعنى عدد 37/934 معنى دار است.
 
جدول 5- بررسی معنی داری رابطه بین k و (RMR.d.(1+cos)/n)Z .

رابطه نهایى به شکل فرمول(8) ارائه مى شود:
 
(8)

V: سرعت ذره ای بر حسب متر بر ثانیه
R,W: به ترتیب خرج در تاخیر و فاصله از محل انفجار
RMR: امتیاز توده سنگ
d: دانسیته
n: تعداد ناپیوستگیها در مقطع انتشار امواج
x: زاویه راستای انتشار امواج و امتداد ناپیوستگى

نتیجه گیری:
     اگرسطح معنى داری بدست آمده از طریق نرم افزار SPSS عمتر از 05/0 باشد آنگاه&#-4001; آماره های فوق (ضریب ثابت وبتا) دقیق مى باشد. در نتیجه رابطه لگاریتمى بدست آمده که شامل ضرایب ثابت و بتا است معنى دار و مورد تایید است. جدول (5) که حاصل از تحلیل داده ها در نرم افزار SPSS مى باشد، نشان داده است که این رابطه بسیار معنى دار است.
   •تعداد ناپیوستگیها به طور قابل توجهى در کاهش میزان، موثر مى باشند، مقدار ضریب، در امتدادهای موازی لایه بیشتر از امتداد عمود بر لایه مى باشد.
   •محاسبات در منطقه مورد مطالعه، با فرض اینکه تنش3? عمودی داشته باشیم انجام شده است. در اعماق زیاد تنشهای افقى باعث تغییر در خواص ژئومکانیکى و سرعت موج لرزه ای مى شوند. در این تحقیق تاثیر تنشها مورد بررسى قرار نگرفته است.
   •اگر (RMR.d.(1+cos)/n) را درجه انسجام سنگ بنامیم و هر چه این نسبت بالاتر باشد سنگ یکپارچه تر مى باشد. و هر چه سنگ منسجم باشد مقدارK بیشتر است.
   • نتایج و فرمول بدست آمده را مى توان برای سنگهای توده ای بکار برد. زاویه بین راستای انتشار امواج و امتداد لایه بندی بر میزان ضریب لرزه ای موثر است، بطوریکه با افزایش آن از میزان K کاسته مى شود.
   • مقدار n در فرمول بدست آمده نسبت به زاویه راستای انتشار امواج به راستای موازی لایه و دانسیته سنگ تاثیر بیشتری بر روی ضریب همبستگى (r2) دارد