مقدمه

نشست يك نتيجه طبيعي از كند و كاو زير زميني است و زماني كه يك حفره به وجود مي آيد طبيعت بهدنبال يك شكل ژئـولوژيكي ثابت تر خواهـد رفت كه نتيجه آن فرو ريختــن اين محيط خالي و تلفيقكردن مواد، تحت فشار جديد مي باشد كه اين امر منجر به تأثيرات بر روي لايه هاي اساسي زمين خواهدشد   .

يكي از عواقب فعاليت هاي معدني نشست زمين در اثر استخراج زير زميني مواد معدني مي باشد كه بعضاًخسارات جبران نا پذيري را به تأسيسات، ساختمان ها، جنگل ها و غيره، كه در بالاي بخش معدن كاريشده قرار گرفته اند، وارد مي آمد از ديدگاه زيست محيطي اين پديده موجب بروز تغييراتي در محيط زيستمي شود كه معمولاً با به هم خوردن وضعيت تعادل زيست جانداران همراه است. به طور كلي نشست ميتواند موجب بروز آلودگي آب هاي زير زميني و سطحي، تغيير ظرفيت مخازن آب زير زميني، تغيير دبيجريان هاي آب زير زميني و سطحي، هرز روي آب در سفره هاي آب زير زميني و جريان هاي سطحي ،

تغيير مسير جريان آب رودخانه ها ،تغيير در پوشش سطحي و جنگل ها، تغيير در چهره زيست گاه هايطبيعي و تغيير در خواص خاك گردد. همچنين نشست چه در سطح زمين و چه در زير زمين مي تواندآسيب هايي را به سازه هاي واقع در محدوده شامل ساختمان ها، جاده ها، پل ها، خطوط راه آهن، شبكههاي انتقال آب، كابل هاي نوري، دكل هاي انتقال برق، دكل هاي مخابراتـــي، منابع نگهداري آب وسوخت، تونلها، چاه ها، كارگاه هاي استخراج و چاه هاي نفت و آب وارد آورد. و لذا در مناطقي كه ذخايرمعدني در زير مناطق مسكوني، صنعتي و يا كشاورزي قرار دارند شناخت اين پديده از اهميت بالايي

برخوردار مي باشد.

مكانيزم نشست در لايه هاي افقي نسبت به لايه هاي شيب دار شناخته شده تر است. اين شناخت به علتسادگي و همچنين تعدد تحقيق هاي انجام گرفته در اين زمينه است. يكي از ويژگي هاي نشست در اثر استـخراج لايه هاي شيب دار، شكل نا متقارن پروفيل نشست است. دراين حالت، پروفيل نشست در طرفي كه به قسمت كم عمق كارگاه استـــــخراج نزديك تر است از گسترشكمتري برخوردار است و در آن طرف كه به قسمت عميق تر كارگاه استـخراج نزديك است، گسترشبيشتري دارد. اين شرايط موجــــب شده است كه در لايه هاي شيب دار محل وقوع حداكثر نشست دروسط پروفيل نشســت قرار نگيرد. در حالي كه محل وقوع حداكثر نشست در استخراج لايه هاي افقيدرست در مركز پروفيل نشست و بالاي مركز كارگاه استخراج قرار دارد. همين ويژگي هاي پروفيل نشستدر لايه هاي شيب دار موجب مي شود تا پيش بيني نشست در اين شرايط نسبت به لايه هاي افقي دشوارترگردد.

در اكثر كشورهاي جهان قوانين بسيار سختي وجود دارد كه بهره برداران معادن را مجبور مي سازد خساراتناشي از نشست را جبران نمايند و از آن جا كه جبران اين خسارت ممكن است هزينه بسيار بالايي داشتهباشد لذا سعي مي شود در وهله نخست از بروز پديده نشست جلوگيري شود و يا در صورت بروز نشست ،خسارات ناشي از آن كاهش يابد. تغيير مكان سطح زمين داراي دو مؤلفه قائم و افقي مي باشد، كه منظور ازنشست فقط مؤلفه قائم اين تغيير مكان است كه در قسمت مركزي منطقه استخراجي ديده مي شود و درصورت وجود مولفه افقي به آن جا بجايي مي گويند.

براي پيش بيني نشست در اثر معدن كاري زير زميني روش هاي متعددي از جمله، روش هاي تجربي، روشهاي تحليلي، روش توابع تأثير و غيره ارائه شده اند. در روشهاي تجربي براي پيش بيني نشست در يك ناحيه مشخص، بر اساس مشاهدات و اندازه گيري هايانجام شده در آن ناحيه، نمودار يا رابطه اي به دست مي آيد كه بااستفاده از اين نمودار يا رابطه، مي توان

نمشست در هر نقطه از ناحيه را محاسبه كرد. روابط به دست آمده از روش هاي تجربي فقط براي منطقه ايكه اين روابط براي آن محاسبه شده و يا مناطقي كه از زمين شناسي و معدن كاري مشابه آن منطقههستند ،قابل استفاده خواهد بود.

در روش هاي تحليلي جهت پيش بيني نشست بايد مدلي از توده سنگ پوششي و ابعاد استخراجي شبيهسازي شود، كه براي نيل به اين هدف مي توان از روش هاي عددي از جمله روش المان هاي محدود، روشالمان هاي مرزي و روش المان هاي مجزا استفاده كرد.

 از بين اين روش ها ،روش توابع تأثير بيش از ديگر روش ها مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است و توابعتأثير مختلفي براي پيش بيني نشست ارائه گرديده است. اساس كار اين روش به اين ترتيب است كه سطحمنطقه استخراجي بعه مجموعه اي از المان هاي كوچك تقسيم مي شود و تأثير استخراج هر يك از اينالمان ها با تابع تأثير مشخص مي شود كه براي پيش بيني شكل و مقدار نشست بايد اثرز همه المان هايموجود را با يكديگر جمع كرد.   سمينار حاضر در سه فصل تهيه گشته است. در فصل اول، كلياتي در مورد نشست، از جمله پارامتر هاينشست، انواع نشست، درفصل دوم تأثير روش هاي استخراج در نشست سطح زمين و در فصل سوم عوارضنشست، روش هاي پيش بيني و جلوگيـري از خسارات نشست و مقايسه پروفيل نشست در لايه هاي افقي وشيبدار بيان گشته است.

نشست در اثر استخراج مواد معدني و عوارض و روش هاي پيش بيني نشست

نشست در اثر استخراج مواد معدني و عوارض و روش هاي پيش بيني نشست

 فهرست مطالب 

چكيده…………………………………………………………………………………………………………1

مقدمه………………………………………………………………………………………………………..2

فصل اول : كليات                                                   

1-1- نشست   …………………………………………………………………………………………… 6

1-2- پارامتر هاي نشست ……………………………………………………………………………..  7

1- 2- 1- گودال نشست ………………………………………………………………………………….7

1- 2- 2- زاويه تأثير  ………………………………………………………………………………………  7

1- 2- 3- زاويه كشش  …………………………………………………………………………………. 7

1- 2- 4- زاويه شكست  ………………………………………………………………………………. 8

1- 2- 5- شعاع تأثير  …………………………………………………………………………………. 8   

1- 2- 6- حداكثر نشست …………………………………………………………………………….. 8

1- 2- 7- سطح بحراني  ……………………………………………………………………………… 8

2- 8- نقطه عطف……………………………………………………………………………………….. 9

1-3- انواع نشست  ……………………………………………………………………………………  10

1- 3- 1- نشست هاي طبيعي  ………………………………………………………………………. 11

1- 3- 2- نشست در اثر استخراج نفت، گاز و آب  …………………………………………………….11

  فصل دوم : نشست در اثر استخراج مواد معدني

2- 1-  نشست ناپيوسته در اثر استخراج به روش هاي تخريبي- الف) تخريب بلوكي ………….17

2- نشست ناپيوسته در اثر استخراج به روشهاي تخريبي – ب) تخريب در طبقات فرعي……… 19

2-4- تأثير روش هاي استخراج در نشست سطح زمين………………………………………………21

2- 4- 1- نشست در روش جبهه كار طولاني …………………………………………………………  21

2- 4- 2- نشست در روش اطاق و پايه………………………………………………………………….. 23

2- 4- 3- نشست در روش جبهه كار كوتاه  ………………………………………………………………23

2- 4- 4- نشست در روش تخريب بزرگ ………………………………………………………………… 23

2- 4- 5- نشست در روش تخريب طبقات فرعي ……………………………………………………….24

2- 4- 6- نشست در روش طبقات فرعي …………………………………………………………….. 24

2- 4- 7- نشست در روش انباره اي …………………………………………………………………. 24

2- 4- 8- نشست در روش كندن و آكندن ………………………………………………………….. 24

فصل سوم : عوارض و روش هاي پيش بيني نشست

3-1- عوارض نشست ……………………………………………………………………………………… 27

3- 1- 1- تأثير نشست بر محيط زيست …………………………………………………………………..27

1 2- تاثير نشست بر سازه هاي مصنوعي………………………………………………………………. 28

3-2- روش هاي پيش بيني نشست ……………………………………………………………………… 29

3- 2- 1- روش تئوري …………………………………………………………………………………………..29

3- 2- 2- روش تابع پروفيل……………………………………………………………………………………. 30

3- 2- 3- روش تجربي ………………………………………………………………………………………..31

3- 2- 4- روش عددي …………………………………………………………………………………………32

2- 5- روش تابع تأثير………………………………………………………………………………………… 34

روش هاي جلوگيري از خسارات نشست………………………………………………………………. 35

عوامل موثر در نشست حاصل از انجام عمليات معدن كاري…………………………………………….. 37

3- 4- 1- ضخامت موثر لايه ……………………………………………………………………………………37

3- 4- 2- تعداد لايه  …………………………………………………………………………………………….37

3- 4- 3- عمق لايه  ………………………………………………………………………………………….. 38

3- 4- 4- شيب لايه  …………………………………………………………………………………………. 38

3- 4- 5- كيفيت سنگ سقف و كف معدن …………………………………………………………………. 39

3- 4- 6- طبيعت پوشان سنگ  …………………………………………………………………………….. 39

3- 4- 7- زمين شناسي در نزديك سطح زمين ……………………………………………………………….39

3- 4- 8- ناپيوستگي زمين شناسي  ……………………………………………………………………….. 40

3- 4- 9- تنش برجا ……………………………………………………………………………………………. 40

3- 4- 10- درصد استخراج  ……………………………………………………………………………………40

3 4 11- توپوگرافي سطح   ……………………………………………………………………………………40

3- 4- 12- آب هاي زير زميني ………………………………………………………………………………….41

3- 4- 13- سطح معدن كاري شده …………………………………………………………………………….41

3- 4- 14- روش استخراج  ……………………………………………………………………………………..41

3- 4- 15- سرعت معدن كاري ………………………………………………………………………………. 41

4- 16- پر كردن كارگاه………………………………………………………………………………………….. 42

3-5- نظريه پنگ در رابطه با رفتار مكانيكي طبقات در بالاي كارگاه استخراج……………………………… 42

3- 5- 1- ناحيه تخريب شده ………………………………………………………………………………………42

3- 5- 2- ناحيه شكسته  ……………………………………………………………………………………….. 43

3- 5- 3- ناحيه تغيير شكل پيوسته ……………………………………………………………………………. 43

5- 4- ناحيه خاك  ………………………………………………………………………………………………….43

3-6- پروفيل نشست در لايه هاي افقي و شيبدار …………………………………………………………… 44

فصل چهارم : نتيجه گيري و پيشنهادات                                                            

منابع و ماخذ …………………………………………………………………………………………………….49

فهرست منابع فارسي  ……………………………………………………………………………………….. 49

فهرست منابع لاتين …………………………………………………………………………………………….49

  فهرست جدول ها

 

3- 1-  تقسيم بندي شيب لايه ……………………………………………………………………………… 38   

  فهرست شكل ها                                           

1- 1-  ايجاد نواحي گستردگي و فشردگي در اثر استخراج مواد معدني ………………………………….  6

1- 2-  مفهوم سطح بحراني، فوق بحراني و زير بحراني ………………………………………………………9

1- 3-  منحني نشست و جابجايي در اثر معدن كاري زير زميني ……………………………………………10

4- چگونه كرد وقوع نشست…………………………………………………………………………………….. 12

1- نشست از نوع پيوسته در اثر استخراج به روش جبهه كار بلند ……………………………………………14

2-  2-نشست زمين از نوع نا پيوسته – (الف) در اثر استخراج به روش تخريب بلوكي و (ب) در اثر استخراج به روش تخريب در طبقات فرعي (تخريب پياپي سقف) ……………………………………………………………………………..  15

2- 3-  نوع خاصي از نشست ناپيوسته موسوم به (الف): دودكشي (Chimney type) و (ب): سمبه اي  (Plug type)    ……………………………………………………………………………..ا…………………………………………15                              4-  مكانيزم نشست دودكشي در توده هاي سست  ……………………………………………………….. 16

2- 5-  مثالي از يك نشست غير پيوسته در اثر استخراج به روش تخريب بلوكي در معدن برات “Jeniter” در كاليفرنيا  …………………………………………………………………………………………………………………………….17                        –  تشكيل دودكش به صورت ثانوي در توده نشست كرده قبلي در روش تخريب بلوكي كه معمولاً در تخليه غير يكنواخت نقاط تخليه حادث مي شود …………………………………………………………………………………………………. 18

2- 7-  نشست در كمر بالا در اثر استخراج به روش تخريب در طبقات فرعي ………………………………………19

2- 8-  نشست به صورت واژگوني طبقات كمر بالا در روش استخراج تخريب در طبقات فرعي ………………… 20

2- 9-  مقطع تيپيك از نشست پيوسته نشان دهنده علائم استاندارد و پروفيل هاي نشست در شرايط مختلف ………………………………………………………………………………………………………………………………21

10- مقطع عرضي از روش جبهه كار طولاني…………………………………………………………………………. 22

1- تأثير نشست بر طبيعت……………………………………………………………………………………………… 27

3- 2-  وقوع نشست در سطح زمين ………………………………………………………………………………….. 29

3- 3-  استفاده از روش تابع پروفيل براي پيش بيني نشست ………………………………………………………30

3- 4-  رابطه بين نسبت فاصله از مركز پهنه به عمق با نسبت عرض استخراجي به عمق استخراج  …………………………………………………………………………………………………………………………….. 31

3- 5-  رابطه بين نسبت نشست به عمق استخراجي و عرض استخراج  …………………………………………32

3- 6-  روش تابع تاثير براي پيش بيني نشست ……………………………………………………………………… 34

3- 7-  پروفيل نشست يك لايه افقي  …………………………………………………………………………………..44

3- 8-  پروفيل نشست يك لايه شيب دار ……………………………………………………………………………….44

 

  

 فصل اول

1-1- نشست

در اثر استخراج مواد معدني به روش هاي زير زميني ممكن است پس از مدتي در سطح زمين يك گوديايجاد شود. در قسمت هاي مركزي منطقه استخراجي حركت سطح زمين به صورت قائم ولي ساير قسمتهاي سطح زمين علاوه بر حركت قائم به سمت داخل گودي نيز حركت خواهند كرد. مؤلفه عمودي حركتسطح زمين نشست و مؤلفه افقي حركت  سطح زمين جابه جايي ناميده مي شود. به طور كلي اين نوعحركات در سطح زمين تخريبات متفاوتي از جمله در تأسيسات و خانه هاي مسكوني و يا صنعتي، راه حلهاي حمل و نقل، لوله هاي آب و گاز و فاضلاب شهري و غيره ايجاد خواهند كرد.

هنگامي كه نقاط سطح زمين به نسبت هاي مختلف جابجايي افقي پيدا مي كنند حسب اين كه نقطه داخلييا نقطه خارجي بيشتر حركت كنند، سطح زمين دچار گستردگي و يا فشردگي خواهد شد. در شكل شماره1-1 ايجاد مناطق گستردگي و فشردگي نشان داده شده است. [1]

 121گودال نشست 

هنگامي كه از كارگاهي با ابعاد كافي استخراج كامل انجام مي گيرد، طبقات فوقاني به طرف پايين شكم دادهو به طور پيوسته تغيير كل مي دهند تا اين كه در نهايت به يك شرايط تعادل جديد برسند. شدت اينتغييرات از پايين به بالا كاهش مي يابد و زماني كه شكم دادگي طبقات به سمت سطح زمين مي رسد، يكفرورفتگي در سطح زمين ايجاد مي شود كه به آن گودال نشست مي گويند. لبه هاي گودال نشست از لحاظتئوريف نقاط داراي نشست صفر هستند. [1]

122زاويه تأثير[1] 

طبق تعريف به زاويه بين امتداد افقي و خط فرضي واصل بين لبه جبهه كار و نقطه اي از سطح زمين كه درآن نشست مساوي صفر مي باشد، زاويه تأثير (حد) گفته مي شود. زاويه حد بيانگر حد نشست سطحي زمينبه قسمت استخراج شده است. اين زاويه با اندازه گيري و تجربه به دست مي آيد و مقدار آن در مناطق وكشورهاي مختلف با هم تفاوت دارد. مقدار اين زاويه به عواملي مانند ضخامت لايه، موقعيت جغرافياييمحل، چگونگي قرار گيري گسل ها در منطقه، صفحات شكستگي، وضعيت رگه هاي زغاي و طبقات بالايياز نظر نگهداري طبيعي بستگي دارد. [1]

123زاويه كشش[2] 

به زاويه بين امتداد قائم و خط فرضي بين لبه جبهه كار و نقطه اي از سطح زمين كه در ان نشست مساويصفر مي باشد، زاويه كشش گفته مي شود. تعيين نقطه با نشست صفر بسيار مشكل است. اين زاويه با اندازهگيري و تجربه به دست مي آيد و مقدار آن در مناطق و كشورهاي مختلف با هم تفاوت دارد. مثلاً در معادنزغال آلمان و اتريش مقدار اين زاويه بين 45 درجه (براي كمر بالاي سست) تا 55 درجه (براي كمر بالاي محكم) مي باشد. هر چه اين زاويه كمتر باشد، محدوده نشست بيشتر مي شود. در لايه هاي افقي اين زاويهدر دو طرف كارگاه يكسان است ولي در لايه هاي شيبدار مقدار اين زاويه در دو سمت كارگاه متفاوت ميباشد. [1]

124زاويه شكست1 

زاويه بين امتداد افقي و خط فرضي واصل بين لبه جبهه كار و نقطه اي از سطح زمين كه داراي بيشترينگستردگي است، زاويه شكست ناميده مي شود. مقدار اين زاويه در مناطق مختلف متفاوت است و مقدارش باعمق معدن كاري ،خاصيت سنگ هاي پوششي، ضريب استخراج و سرعت معدن كاري رابطه مستقيم دارد. هر چه لايه هاي بيشتري و در عمق بيشتري استخراج شودف ضريب استخراج بيشتر شده و اين زاويهبزرگتر مي شود. [1]

125شعاع تأثير2 

به فاصله افقي بين لبه جبهه كار و نقطه اي در سطح زمين كه داراي نشست صفر است، شعاع تأثير اطلاقمي شود. [1]

126حداكثر نشست 

حداكثر نشست تابعي از ضخامت استخراج و روش نگهداري فضاي استخراج شده است. [1]

127سطح بحراني3 

سطح بحراني به مساحتي از منطقه استخراجي اطلاق مي شود كه استخراج آن در يك نقطه از سطح زمين ،حداكثر نشست را به وجود آورد.

 نشست خواهيم داشت، كه به چنين سطحي سطح فوق بحراني[3] گفته مي شود. چنانچه مساحت استخراجياز سطح بحراني كمتر باشد حداكثر نشست در سطح زمين در هيچ نقطه اي به وجود نخواهد آمد، كه در اينحالت به چنين سطحي، سطح زير بحراني[4] اطلاق مي شود. [1]

 128نقطه عطف[5] 

به نقطه اي كه قسمت محدب و مقعر پروفيل نشست را از هم جدا مي كند، نقطه عطف گفته مي شود.

موقعيت و محل نقطه عطف به ابعاد كارگاه استخراج و نوع سنگ ها بستگي دارد. [1]

1-3- انواع نشست

پديده نشست به فرو رفتن سطح زمين در اثر وجود حفره در زير زمين اطلاق مي شود. اين حفره ممكناست به صورت طبيعي (مانند فرآيند انحلال) يا به دست بشر (مانند استخراج معادن زير زميني) به وجودآمده باشد.

معمولاً منظور از نشست فقط مؤلفه قائم تغيير مكان يك نقطه در سطح زمين مي باشد و در صورت وجودمؤلفه افقي به آن جابجايي مي گويند. [2]

به طور كلي انواع نشست را مي توان در سه گروه به شرح زير طبقه بندي كرد:

  • نشست طبيعي
  • نشست حاصل از استخراج نفت، آب وگاز
  • نشست حاصل از انجام عمليات معدن كاري

131نشست هاي طبيعي 

در نشست طبيعي انسان به طور مستقيم در وقوع اين پديده نقش ندارد و عوامل مختلف طبيعي و زمينشناسي باعث اين نوع نشست مي شود. برخي از عوامل كه باعث بروز اين نوع نشست مي شوند عبارتند از:

حل شدن: وجود سازه هاي آهكي، نمكي و گچي به همراه جريان آب زير زميني موجب حل شدن موادحلال در آب شدهف و به ايجاد حفره هايي در زير زمين منجر مي گردد. با ادامه اين فرآيند حفره به وجودآمده بزرگتر شده و موجب تخريب سازنده هاي بالايي و نهايتاً وقوع نشست در سطح زمين مي گردد.

فرآيندهاي تكتونيكي: گاهي نشست در اثر فرآيندهاي تكتونيكي چون حركت در صفحات گسل، تكتونيكصفحه اي و غيره رخ مي دهد. زلزله: در مناطقي كه از رسوب جديد و مستحكم نشده تشكيل شده اند وقوع زلزله مي تواند موجب تسريعدر تراكم رسوبات و در نتيجه نشست گردد. [2]

132نشست در اثر استخراج نفت، گاز و آب 

مخازن نفت، گاز و آب داراي ساختاري متخلخل و نفوذ پذير مي باشند كه مايع يا گاز بخشي از فضاي خاليبين ذرات سنگ را اشغال كرده اند. در هنگام استخراج از اين نوع ذخاير به علت خارج شدن مايع و يا گاز ازفضاي بين ذرات سنگ، حفره هاي كوچكي در بين اين ذرات به وجود مي آيد كه مقدمه اي براي بروزنشست خواهند بود كه البته ساختار مخزن و عمق آن در ميزان و زمان وقوع نشست مؤثر مي باشد. [2]

133نشست حاصل از انجام عمليات معدن كاري 

با استخراج مواد معدني فضاي خالي ايجاد شده در زير زمين مي تواند منجر به بروز نشست در سطح زمينگردد. روش هاي استخراجي مختلف نتايج متفاوتي در نشست از خود نشان مي دهند، كه به خصوصيات روش و همچنين شيوه نگهداري در زمان استخراج و پس از آن بستگي دارد. [2] در شكل شماره 1-4چگونگي وقوع نشست نشان داده شده است.

نشست در اثر استخراج مواد معدني و عوارض و روش هاي پيش بيني نشست

نشست در اثر استخراج مواد معدني و عوارض و روش هاي پيش بيني نشست

فصل دوم

نشست زمين در اثر استخراج بسته به روش استخراج به دو دسته پيوسته و نا پيوسته تقسيم مي شود (Continuous & Dis Continuous). نوع پيوسته به نشستي اطلاق مي شود كه در آن جابجاييزمين به صورت يكنواخت و بدون ايجاد شدن پله و شكستگي بوده و عموماً ناشي از استخراج كانسارهايلايه اي است (شكل 2-1). نوع ناپيوسته همراه با جابجايي به صورت پلكاني شدن و تغييرات وسيع درمحدوده هاي كوچك است و مرتبط با برخي روش هاي استخراج زير زميني نظير Block caving , Sub  [12] (2- 2 است. (شكل level caving

  امروزه غلبه روش هاي جبهه كار بلند بر ديگر روش هاي استخراج كانسارهخاي لايه اي به ويژه زغالسنگ كه باعث نشست از نوع پيوسته مي گردد، همچنين قابليت فرمولاسيون فرآيند اين نوع نشت باعثشده است تا تحقيقات جامع در زمينه نشست از نوع پيوسته صورت پذيرد كه در بخش هاي بعدي به آن هااشاره خواهد شد. اما قبل از آن به چند مثال در خصوص نشست نا پيوسته در اثر استخراج كانسارهاي زيرزميني اشاره مي شود.

 نوع خاصي از نشست غير پيوسته موسوم به نشست دودكشي است ((Chimney Subsidence [12]. كهبه نوع آن تنوره اي (Piping) هم اطلاق مي شود. در اين نوع نشست تخريب در كمر بالاي قسمتاستخراج شده به صورت ممتد و ستون مانند تا سطح زمين ادامه مي يابد. اين نوع نشست ممكن است درشرايط وجود طبقات سست در بالاي قسمت استخراج شده يا در بخش هاي فوقاني كه قبلاً تخريب شده وتشكيل مواد و توده هاي خرد شده را داده است و يا توده هايي كه درزه هاي منظم در آن ها وجود داردايجاد شود. چناچه تشكيل اين نوع نشســـت به صورت ناگهاني باشد، آن را نوع سمبه اي (Plug type)مي خوانند (شكل 2-3). [13] شكل 2-3- نوع خاصي از نشست ناپيوسته موسوم به (الف): دودكشي ((Chimney type و (ب): سمبه اي  (Plug type) [12] معمولاً نشست نوع “Plug”  يا سمبه اي با برخي ويژگي هاي ساختماني طبقات فوقاني نظير دايك ها ياگسل ها كنترل مي شود كه سطوح ضعيف ايجاد مي كنند. اين نوع نشست ناگهاني ممكن است پديده موجهواي فشرده يا “wind blast”  نيز ايجاد نمايد. اين پديده عبارت است از رانش ناگهاني هواي كارگاه بهدرون راهروها و مسيرهاي مرتبط به كارگاه در اثر عمل پيستون مانند بلوك فوقاني. اين جابجايي هوا ممكناست باعث صدمه به افراد و تجهيزات گردد. مكانيزم نشست دودكشي در توده هاي سست در شكل 2-4نشان داده شده است. نشست با تخريب سقف بلا واسطه آغاز و به صورت پياپي تا سطح زمين ادامه مي يابد. اين نظريه مستلزم آن است كه فضاي خالي شده به حد كافي بزرگ باشد تا به انبساط حجمي اجازه عملداده شود و يا به صورت ممتد مواد از كارگاه بيرون كشيده شود. در اين حالت توالي ريزش چنان سريع

انجام مي شود و به سطح زمين مي رسد كه مي توان تصور كرد مكانيزم شبيه حالت دودكشي يا سمبه اياست و آني مي باشد و نه مرحله اي. [13]

 21نشست ناپيوسته در اثر استخراج به روش هاي تخريبيالف) تخريب بلوكي  

نشست ناشي از استخراج به روش تخريب بلوكي از موارد مهم در اين بخش مي باشد. محدوده اثر نشست درسطح زمين ناشي از استخراج به روش فوق به وسيله خطوط مستقيم مومورب كه از لبه هاي محدوده زيربرش و با زاويه شكست (Angle of break) نسبت به افق رسم مي شود و سطح زمين را در نقاط مرزمحدوده نشست قطع مي كند به دست مي آيد. اين زاويه در مورد سنگ هاي سخت تر بيبشتر خواهد بود وبعضاً به حد تقريباً قائم ممكن است برسد كه در اين صورت نشست به صورت شكل 2-5 خواهد بود. اينوضعيت در اعماق كمتر محتمل تر است. با توجه به آن كه روش تخريب بلوكي در توده هاي داراي نا

پيوستگي زياد اجرا مي شود، نشست با ديواره هاي پر شيب و تقريباً قائم مانند شكل 2-5 تاحدودي مشابهمكانيزم دودكشي است كه در قسمت قبل تشريح شد. البته نوع دودكشي در مقياس كوچكتر مطرح ميباشد. به عنوان نمونه اي از ارتباط اين دو نشست مي توان گفت نشست نوع دودكشي ممكن است در تودهسنگ نشست كرده در اثر تخريب بلوكي به صورت ثانوي حادث شود كخ به ويژه در شرايط تخليه مواد بهشكل نا متعادل و غير يكنواخت در كف و از طريق نقاط تخليه ديده شود (شكل 2-6). [13]

 اصولاً براي نشست ناشي از تخريب بلوكي مي توان مراحل زير را ترسيم كرد:

  • ارتباط يافتن تخليه به سطح زمين با حركت دودكشي يا قيفي مواد.
  • توسعه و به هم پيوستن دودكش هاي ايجاد شده در بالاي هر نقطه تخليه.
  • درزه هاي كششي قائم در سطح زمين تشكيل مي شود كه محدوديت نشست را معين مي كند.
  • حركت سنگ ها در سطوح شيب دار برشي و اصل بين كف بلوك و درزه هاي كششي در سطحزمين.
  • تشكيل درزه هاي كششي جديدتر و لغزش به درون در سطح جديد با پيشرفت استخراج و تخليهمواد معدني.

( به اين ترتيب نشست نشان داده شده در شكل 2-5 را نشست مرحله اي در مرحله 2 از ترتيب فوق نيز

مي توان قلمداد كرد.)

عليرغم نظريات ارائه شده براي نشست مرحله اي و تدريجي مانند فوق، براي استخراج با روش تخريببلوكيف هيچ طريقه منطقي و مستدل براي پيش بيني نشست ناشي از استخراج با اين روش تدوين نشده است. [12] بلكه مانند بسياري از عمليات معدن كاري اين پيش بيني بر اساس تجربه و الهام از تجاربگذشته انجام مي شود.

با وجود اين، با كمي اصلاحات و تغييرات روش تعادل حدي تعريف شده در زير براي نشت كمر بالاي رگههاي شيبدار را مي توان به تخريب بلوكي و توده اي نيز تعميم داد.

 22نشست ناپيوسته در اثر استخراج به روشهاي تخريبيب) تخريب در طبقات فرعي 

در شرايطي كه ماده معدني توده اي نبوده و شكل رگه اي پر شيب به خود مي گيرد، در اين صورت تخريبو نشست فقط در كمر بالا وجود خواهد داشت. از روش هاي مناسب براي اين نوع كانسارها روش تخريب درطبقات فرعي (Sub level Caving) است. (شكل 2-7) شمايي از نشت زمين به صورت نا پيوسته در اثراستخراج به اين روش را نشان مي دهد. [13]

چنانچه ناپيوستگي هاي موازي سطح رگه در كمر بالا وجود داشته باشد، تخريب و نشست ممكن است بهصورت واژگوني طبقات (Toppling) به وقوع بپيوندد (شكل 2 -8).

نشست پيوسته نشستي است كه طي آن جابجايي زمين به صورت يكنواخت و بدون ايجاد شدن پله وشكستگي انجام مي شود و عمدتاً ناشي از استخراج كانسارهاي لايه اي است. با توجه به شكل 2 -9 در ايننوع نشست ،بسته به وسعت پهناي استخراج، سه مرحله قابل تشخيص است: فاز زير بحراني  (Sub  [13] .(Super critical)  و فاز فوق بحراني ( critical) فاز بحراني ،critical)

 شكل 2-9- مقطع تيپيك از نشست پيوسته نشان دهنده علائم استاندارد و پروفيل هاي نشست در شرايط مختلف عرض هاي پانل

استخراجي[12]

 h و (Angle of draw) يا زاويه كشش (Angle of limit) زاويه حد δ  كه در آن        =2     h tan δ در حالت بحران

عمق لايه مي باشد.

چنانچه wحالت زير بحراني است. در اين حالت s ميزان نشست در هر نقطه از پروفيل نشستاست و S ماكزيمم نشست در پروفيل است. (توجه شود منظور از مقدار نشست مقدار مؤلفه قائمبردارجابجايي نقطه است.)با افزايش S، W نيز افزايش مي يابد تا به حداكثر ممكن يعني  برسد. دراين مرحله w معادل  خواهد بود. وقتي w  ازتجاوز مي كند ،  در طول يك محدودهگسترش مي يابد. در حالي كه در حالت بحراني در يك نقطه بود (شكل 1). [13]

2-4- تأثير روش هاي استخراج در نشست سطح زمين

241نشست در روش جبهه كار طولاني  

يكي از متداول ترين نوع نشست در كشورهاي مختلف، نشست در اثر استخراج زغال سنگ با روش هايجبهه كار طولاني است.به طور كلي براي نگهداري فضاي خالي پس از استخراج، روش هاي متفاوتي وجود دارد كه مهم ترين آن ها تخريب، نگهداري طبيعي و نگهداري مصنوعي مي باشد. در بين اين روش هاتخريب داراي بيشترين مقدار نشست مي باشد. [2]

مكانيزم توليد نشست در روش معدن كاري جبهه كار طولاني به اين ترتيب است كه، در اثر استخراج لايهمعدني نظير لايه زغال سنگ و حركت جك هاي هيدروليكي براي پيشروي، سقف بلا واسطه پشت جك هابه علت از دست دادن تكيه گاه خود و نيز در اثر شكست برشي در دو لبه انتهايي سينه كار و پيلار، رها شدهو در فضاي استخراجي پشت جك هاي هيدروليكي بر روي هم انباشته مي شوند. فضاي خالي در اثر شكستلايه هاي سقف به سمت بالا توسعه يافته و ارتفاع فضاي خالي آنقدر افزايش مي يابد تا اينكه تحت مقاومتكششي لايه هاي بالاتر، شكست متوقف و سقف نهايي پايدار گردد. افزايش حجم حاصل از شكسته شدنطبقات سقف ممكن است عامل كنترل كننده براي توقف افزايش ارتفاع شكست در فضاي استخراج شدهباشد. شكل شماره 2-10 مكانيزم ريزش در روش جبهه كار طولاني را نشان مي دهد.

مقطع : کارشناسی ارشد

قیمت 25 هزار تومان

خرید فایل pdf به همراه فایلword

قیمت:35هزار تومان