اثرات اقتصادی رقیق‌شدگی پیش‌بینی نشده در کارگاه‌های استخراج زیرزمینی منگنز ونارچ

نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری استخراج معدن، دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک دانشگاه صنعتی شاهرود

2 استاد دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک دانشگاه صنعتی شاهرود

3 استاد دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود

چکیده

در کارگاه‌های استخراج زیرزمینی به دلیل اضافه‌شکست و ریزش دیواره‌ها و سقف و مخلوط شدن باطله با ماده معدنی پدیده رقیق‌شدگی پیش-بینی‌ نشده رخ می‌دهد. این پدیده سبب کاهش عیار ماده معدنی و به دنبال آن صرف هزینه جهت جبران نقصان عیار می‌شود و از طرف دیگر موجب صرف هزینه برای استخراج باطله می‌گردد. از این رو اندازه‌گیری میزان اضافه شکست و ریزش به منظور تعیین رقیق‌شدگی و به دنبال آن بررسی اثر اقتصادی ناشی از آن در کارگاه‌های استخراج زیرزمینی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. لازمه این اندازه‌گیری، رصد کردن فضای حفاری است زیرا تنها با معلوم بودن عیار محصول خروجی معدن که مخلوطی از تولید کارگاه‌های مختلف با تناژها، عیارها و رقیق-شدگی‌های گوناگون است نمی‌توان وضعیت رقیق‌شدگی‌های رخ داده شده در کارگاه‌ها را به تفکیک کارگاه مشخص کرده و از آنجا پیامدهای حاصل از اضافه شکست را مطالعه کرد. در این مقاله با استفاده از سیستم مانیتورینگ فضای حفاری، به بررسی تأثیر اضافه شکست و ریزش کارگاه‌ها در کاهش عیار و ایجاد رقیق‌شدگی و از آنجا افزایش هزینه استخراج کانسنگ و به دنبال آن کاهش سود حاصل از فروش محصول پرداخته شد. به این منظور با تعریف معادل خطی اضافه شکست و ریزش برای رقیق‌شدگی، سیستم مذکور بر روی تعداد 24 کارگاه استخراج، از مجموعه معادن منگنز ونارچ به اجرا در آمد و منجر به کشف روابط حاکم بین پارامترهای اضافه شکست و رقیق‌شدگی و پارامترهای اقتصادی از جمله رابطه پیش‌بینی افت سود ناشی از اضافه شکست گردید. نتایج حاصل از تحلیل داده‌ها نشان می‌دهد اضافه شکست حد سربه‌سری در مقدار 18/2 متر که رقیق‌شدگی 38/67 درصد را به همراه دارد اتفاق افتاده و در این حالت میانگین عیار ماده معدنی استخراجی نسبت به عیار برجا با 16 واحد افت همراه بوده و اضافه شکست و ریزش بیشتر از آن زیان‌دهی معدن‌کاری را در پی خواهد داشت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

ECONOMIC ANALYSIS OF UNPLANNED DILUTION IN UNDERGROUND STOPES, case study: Manganez

نویسندگان [English]

  • Majid Mohseni 1
  • Mohammad Ataei 2
  • Reza Khalookakaie 3
1 PhD Candidate, Mining Engineering, Petroleum, and Geophysics Engineering Faculty, Shahrood University of Technology
2 Professor, Mining Engineering, Petroleum, and Geophysics Engineering Faculty, Shahrood University of Technology
3 Professor, Mining Engineering, Petroleum, and Geophysics Engineering Faculty, Shahrood University of Technology
چکیده [English]

In underground stopes, unplanned dilution occurs due to the overbreak and slough of walls and roof and consequently contamination of ore with wastes. This phenomenon not only leads to a reduction in the grade and, consequently costing to deficit grade, but also leads to the cost for mining the waste. Hence, the measurement of the amount of overbreak and slough of roof and walls of stopes in order to determine the unplanned dilution and, consequently, the study of the economic effects of it, is very important in underground mining. In this paper, using the cavity monitoring system (CMS), the effects of unplanned dilution on reduction of grade and increase in the cost of mining and reduction in the profit investigated. For this purpose, by defining the linear equivalent of overbreak and slough (ELOS) for the dilution, the system was implemented on 24 stopes of Venarch Manganese Mines and led to the discovery of the relations between the overbreak and dilution parameters and the economic parameters, including prediction relationship of the loss of profit. Results of data analysis indicate that the break-even of over break is in the 2.18 (m) that results 67.38% dilution.

کلیدواژه‌ها [English]

  • underground stope
  • cavity monitoring system
  • unplanned dilution
  • Economic Analysis

اثرات اقتصادی رقیق‌شدگیپیش‌بینی نشده در کارگاه‌های استخراج زیرزمینی، مطالعه موردی مجموعه معادن منگنز ونارچ

مجید محسنی1، محمد عطایی2[*]، رضا کاکایی3

1دانشجوی دکتری استخراج معدن، دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک دانشگاه صنعتی شاهرود، m.mohsenil@shahroodur.ac.ir

2استاد دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک دانشگاه صنعتی شاهرود،  ataei@shahroodut.ac.ir

3استاد دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک دانشگاه صنعتی شاهرود، R_kakaie@shahroodut.ac.ir

 

(دریافت: 12-11-1396، پذیرش: 28-03-1397)

چکیده

در کارگاه­های استخراج زیرزمینی به دلیل اضافه­شکست و ریزش دیواره­ها و سقف و مخلوط شدن باطله با ماده معدنی پدیده رقیق­شدگی پیش­بینی­ نشدهرخمی­دهد. این پدیده از یک طرف سبب کاهش عیار ماده معدنی و به دنبال آن صرف هزینه برای جبران نقصان عیار و از طرف دیگر موجب صرف هزینه برای استخراج باطله می­­شود. از این رو اندازه­گیری میزان اضافه شکست و ریزش برای تعیین رقیق­شدگی و به دنبال آن بررسی اثر اقتصادی ناشی از آن در کارگاه­های استخراج زیرزمینی اهمیت زیادی دارد. لازمه این اندازه­گیری، رصد کردن فضای حفاری است زیرا تنها با معلوم بودن عیار محصول خروجی معدن که مخلوطی از تولید کارگاه­های مختلف با تناژها، عیارها و رقیق­شدگی­های گوناگون است نمی­توان وضعیت رقیق­شدگی­های رخ داده در کارگاه­ها را به تفکیک کارگاه مشخص و از آنجا پیامدهای حاصل از اضافه شکست را مطالعه کرد. از این رو در این مقاله با استفاده از سیستم مانیتورینگ فضای حفاری، به بررسی تاثیر اضافه شکست و ریزش کارگاه­ها در کاهش عیار و ایجاد رقیق­شدگی و از آنجا افزایش هزینه استخراج کانسنگ و به دنبال آن کاهش سود حاصل از فروش محصول پرداخته شد. به این منظور با تعریف معادل خطی اضافه شکست و ریزش برای رقیق­شدگی، سیستم یاد شده بر روی تعداد 24 کارگاه استخراج، از مجموعه معادن منگنز ونارچ به اجرا در آمد و منجر به کشف روابط حاکم بین پارامترهای اضافه شکست و رقیق­شدگی و پارامترهای اقتصادی از جمله رابطه پیش­بینی افت سود ناشی از اضافه شکست شد. نتایج حاصل از تحلیل داده­ها نشان می­دهد، اضافه شکست حد سربه­سری در مقدار 18/2 متر که رقیق­شدگی 38/67 درصد را به همراه دارد اتفاق افتاده است و در این حالت میانگین عیار ماده معدنی استخراجی نسبت به عیار برجا با 16 واحد افت همراه بوده است و اضافه شکست و ریزش بیشتر از آن زیان­دهی معدنکاری را در پی خواهد داشت.

کلمات کلیدی

کارگاه استخراج زیرزمینی، مانیتورینگ فضای حفاری، رقیق­شدگی پیش­بینی نشده، اثرات اقتصادی

 

1- مقدمه

هدف از معدنکاری، استخراج اقتصادی ماده معدنی با رعایت ایمنی برای نیروی کار و ماشین­آلات است و برای نیل به این هدف، روش­های گوناگون معدنکاری با توجه به شرایط شکل، اندازه، عمق، جهت و مواد باطله دربرگیرنده ماده معدنی توسعه یافته و به کار گرفته شده­اند اما پدیده رقیق­شدگی که عبارت از مخلوط شدن باطله با ماده معدنی است تاثیر بسزایی را بر هزینه­های مستقیم و غیرمستقیم معدنکاری می­گذارد. رقیق­شدگی تاثیر بسیار زیادی بر قیمت تمام شده یک کارگاه و در نهایت بر سودآوری حاصل از عملیات معدنکاری دارد زیرا

 موجب افزایش هزینه­های یک کارگاه می­شود، تمامی  هزینه­های ناشی از استخراج، حمل و نقل، خردایش، جابه­جایی، نرم کردن و نیز عملیات بر روی مواد باطله بی­ارزش یا سنگ­های کم­ عیار که ارزش کمی دارند، تحت تاثیر رقیق­شدگی قرار می­گیرند. همچنین صرف وقت اضافه بابت کندن و پر کردن کارگاه­های بزرگی که از برداشتن مواد باطله ایجاد می­شوند سبب بروز تاخیرهای غیر برنامه­ریزی و ایجاد هزینه­های نوسازی می­شود. بررسی­ها نشان می­دهد که رقیق­شدگی، عامل تعطیل ­شدن تعداد زیادی از معادن زیرزمینی بوده است. به عنوان نمونه می­توان به معدن طلای مونت­تود[2] اشاره کرد]1[.

اثرات اقتصادی رقیق­شدگی در مراحل مختلف معدنکاری وجود دارد و در ابتدا از کارگاه استخراج شروع می­شود. در کارگاه، با استخراج ناخواسته مواد باطله، ماشین­آلات معدنکاری مدت زمان بیشتری را صرف جابه­جایی مواد استخراجی می­کنند. این زمان اضافه که مربوط به مواد باطله است موجب افزایش زمان سیکل ماشین­آلات می­شود. افزایش زمان سیکل، منجر به افزایش دفعات تعمیر و نگهداری ماشین­آلات و تجهیزات می­شود. این موضوع همچنین سبب افزایش گرد و غبار اضافی در کارگاه می­شود و قابلیت دید کارکنان را کاهش می­دهد که ممکن است در کاهش کیفیت محصول تولیدی موثر باشد.

در مرحله بعد از کارگاه استخراج، یعنی مرحله حمل و نقل، رقیق­شدگی موجب هزینه­های اضافه در حمل به ویژه در فواصل زیاد می­شود. این هزینه­ها به صورت مستقیم و غیرمستقیم در حمل و نقل موثرند. افزایش میزان انرژی لازم برای حمل مواد توام با باطله به صورت مستقیم در افزایش هزینه دخالت دارد اما از انواع غیرمستقیم آن می­توان به کاهش ظرفیت و افزایش استهلاک و در نهایت کاهش عمر مفید سیستم­های حمل و نقل از جمله نوار نقاله اشاره کرد، همچنین رفع انسداد نقاط تخلیه که از طریق باطله­ها مسدود می­شوند و نیز کنترل گرد و غبار اضافه از منابع ایجاد هزینه­های غیرمستقیم در مرحله حمل و نقل است.

در مرحله سنگ­شکنی اولیه که در داخل معدن اتفاق می­افتد، رقیق­شدگی سبب افزایش هزینه­های سنگ­شکنی می­شود این هزینه­ها شامل افزایش توان مصرفی برای دستگاه­ها و افزایش استهلاک و کاهش ظرفیت سنگ­شکن­ها است. همچنین هزینه انباشت باطله­ها در داخل معدن و هزینه اثرات زیست محیطی ناشی از این انباشت موارد دیگر هزینه­های این مرحله است.

در مرحله فرآوری مواد معدنی، هزینه­های ناشی از رقیق­شدگی، اهمیت بیشتری دارد،  به ویژه در مواردیکه خواص ماده معدنی با باطله از نظر فرآوری بسیار نزدیک بههم باشد. در این مرحله که مواد باطله استخراجشده همراه ماده معدنی وارد کارخانه فرآوری می­شوند، منجربه افزایش هزینه­های خردایش ثانویه، حملونقل، نرم­کردن، سرندکردن، پرعیارسازی، آبگیری، انباشت باطله و سایر موارد می­شود. همه این موارد موجب کاهش ظرفیت تولید، کاهش بازیابی، کاهش کیفیت و در نتیجه کاهش قیمت فروش محصول نهایی می­شوند. همچنین هزینه­های زیست­محیطی انباشت باطله با ملاحظات مربوط به آب و هوا و زمین و نیز جنبه­های کنترل و مانیتورینگ مربوط به آن از نمونه هزینه­های مربوط به این مرحله است. رقیق­شدگی در مرحله پایانی مراحل معدنکاری نیز اثر خود را در تحمیل هزینه­ها نشان می­دهد. هزینه­های اضافی مربوط به خشک کردن و حمل و نقل به مقصد و همچنین پرداخت جریمه به مشتری از جمله این هزینه­ها است. 

کاهش اندکی در میزان رقیق­شدگی و به دنبال آن کاهش خسارت در ماشین­آلات سبب افزایش زیادی در سودآوری معدنکاری می­شود.

به طور کلی هزینه­های رقیق­شدگی را می­توان به دو دسته هزینه­های مستقیم و هزینه­های غیرمستقیم تقسیم کرد. هزینه­های مستقیم مربوط به اداره و رسیدگی فیزیکی ماده معدنی می­شود، در حالی که هزینه­های غیرمستقیم مربوط به اثرات ناشی از ناپایداری کارگاه است. هزینه­های مستقیم شامل بارگیری، باربری، خردایش، بالابری و نرم­کنی مواد باطله و مواد اضافه برای پرکردن است. هزینه­های غیر­مستقیم شامل تاخیر سیکل کارگاه، خسارت و ضرر به ماشین­آلات، مسدود شدن نقاط تخلیه، کاهش عیار در فرآوری، افزایش باطله­ها، ایجاد ملزومات نوسازی، عدم دسترسی، معدنکاری اضافی، کاهش بهره­وری معدن، افزایش ریسک در باربری و پرکردن است]2[.

در این مقاله، اثر رقیق­شدگی پیش­بینی نشده بر سود حاصل از فروش کانسنگ استخراجی مجموعه معادن منگنز ونارچ که در آن کارگاه­های استخراج به دلیل ضعف موجود در کمربالا و کمرپایین لایه استخراجی، رقیق­شدگی نسبتا بالایی را تحمل می­کنند، مورد بررسی قرار گرفته است. برای بالا بردن دقت در تعیین رقیق­شدگی، با استفاده از یک روش نوین، حجم واقعی کارگاه­های استخرجی، به تفکیک اندازه­گیری شده و با حجم اولیه طراحی مورد مقایسه قرار گرفته است و از آنجا مقادیر رقیق­شدگی، از دو روش معادل خطی ریزش و درصد رقیق­شدگی محاسبه شده است و در ادامه روابط پیش­بینی افت سود بر اساس رقیق­شدگی ارایه و از آنجا مقدار رقیق­شدگی بحرانی تعیین شده است.­

2- تعاریف رقیق­شدگی

مخلوط شدن ماده معدنی با باطله­­ها یا مواد با عیار کمتر از عیار حد، رقیق­شدگی[3] نامیده می­شود. درروش­های استخراج زیرزمینی رقیق­شدگی در اثر ریزش سقف و دیوارها، برش سقف و کف، بارگیری مواد خاک­ریز و مواد تخریب ایجاد می­شود. در یک تقسیم­بندی کلی رقیق­شدگی به دو دسته پیش­بینی شده یا طراحی شده[4] (داخلی[5]) و پیش­بینی نشده یا غیرطراحی[6] (خارجی[7]) تقسیم ­می­شود. رقیق­شدگی پیش­بینی شده مربوط به حالتی است که با توجه به مشخصات کانسار و برای طراحی کارگاه مقداری از سنگ­های کمربالا و کمرپایین گرفته می­شود و رقیق­شدگی پیش­بینی نشده در خارج از محدوده طراحی کارگاه قرار دارد و حاصل خردایش بیش از حد کمربالا به دلیل شکستگی­های ناخواسته است.

مجموع رقیق­شدگی­های پیش­بینی شده و پیش­بینی نشده، رقیق­شدگی کلی را تشکیل می­دهند]3[. محدوده­های رقیق­شدگی پیش­بینی شده و رقیق­شدگی پیش­بینی نشده در شکل 1 نشان داده شده است.

(1)                                               

(2)                                           

که در آن:

D مقدار رقیق­شدگی بر حسب (درصد)

Wمیزان باطله استخراج‌شده (تن)

Oمقدار ماده معدنی استخراج‌شده (تن)

همچنین برای تعیین رقیق­شدگی، می­توان اندازه­گیری مستقیم عیار ماده معدنی استخراجی و برجا را انجام داد. بر این اساس مقدار رقیق­شدگی از رابطه 3 که برای تمام روش‌های استخراج زیرزمینی کاربرد دارد به دست می­آید]5[.

در این روش، مقدار رقیق­شدگی برابر است با:

(3)                                            

که در آن:

Dمیزان رقیق­شدگی (درصد)

Cp عیار فلز با ارزش در مواد معدنی برجا (درصد)

Caعیار فلز با ارزش در داخل مواد استخراجی (درصد)

Cr عیار فلز با ارزش در سنگ‌های جانبی (درصد)

 

شکل 1- محدوده­های رقیق­شدگی پیش‌بینی‌شده  و  پیش‌بینی‌نشده.

کلارک و پاکالنیس ]6.[ برای تعریف رقیق­شدگی، مفهوم معادل خطی اضافه شکست یا ریزش ((ELOS[8] را ارایه کردند. مقدار ELOS بر حسب متر است و مطابق با رابطه 4 از تقسیم حجم ریزش یا اضافه شکست بر مساحت دیواره کارگاه حاصل می­شود.

(4)                                      

که در آن:

Va حجم واقعی کارگاه (مترمکعب)

Vd حجم طراحی کارگاه (مترمکعب)

Sd سطح طراحی کارگاه (مترمربع)

در این روش، ملاک رقیق­شدگی، مقدار ریزش و اضافه شکست دیواره­ها است و این موضوع مستقل از عرض کارگاه است. بنابراین دو کارگاه با مقدار ریزش برابر و عرض متفاوت، مقدار ELOS برابر اما درصد رقیق­شدگی متفاوت دارند زیرا کارگاه با عرض کمتر دارای درصد رقیق­شدگی بیشتری است. به عنوان مثال گزارش درصد رقیق­شدگی در دو کارگاه باز با عرض­های 10 و 5 متر به ترتیب برابر با 22 و 32 درصد بوده در حالی­که مقدار  ELOSگزارش شده برای این دو کارگاه برابر با 9/1 متر بوده است]7.[ مزیت اصلی تعیین رقیق­شدگی به روش ELOS، استفاده از سیستم مانیتورینگ فضای حفاری (CMS)[9] برای محاسبه دقیق حجم واقعی کارگاه و سطوح استخراجی است. داده­های حاصل از این سیستم به محققان کمک می­کند تا علت تفاوت مقادیر مختلف رقیق­شدگی­های ایجاد شده در کارگاه­ها را با توجه به شرایط مختلف هندسه کارگاه، مشخصات زمین­شناسی، حفاری، آتشباری و عملیاتی بررسی کنند. از این رو آنالیز برگشتی حاصل از داده­های CMS کمک شایانی در پیش­بینی رقیق­شدگی، برای طراحی کارگاه­های استخراج زیرزمینی ارایه می­دهد. مزیت دیگر تعیین رقیق­شدگی به روش  ELOSآن است که با استفاده از آن می­توان دریافت که منشا رقیق­شدگی مربوط به کدام یک از دیواره­های کارگاه است. این موضوع در برنامه­ریزی تولید و نگهداری کارگاه موثر است. در شکل 2 مفهوم ELOS به صورت شماتیک نشان داده شده است. در شکل2- الف، محدوده کارگاه طراحی و نیز محدوده کارگاه واقعی که نشان­دهنده حجم ریزش است و از طریق CMS مشخص می­شود، نشان داده شده است. مقدار ELOS کارگاه از تقسیم مقدار حجم کل ریزش بر مجموع مساحت دیواره­های کارگاه حاصل می­شود. چنانچه تعیین مقدار ELOS هر کدام از دیواره­های کارگاه به تفکیک مد نظر باشد، می­توان مطابق با شکل 2- ب، حجم ریزش هر دیواره را بر مساحت آن دیواره تقسیم کرد. بدیهی است مقدار ELOS کل کارگاه برابر با مجموع مقادیرELOS دیواره­های کمربالا و کمرپایین است.

 

برای اندازه­گیری مقدارELOS  باید از روشCMS استفاده کرد. این روش نخستین بار توسط میلر و همکاران ]8[در سال 1992 استفاده شد. سیستم اولیه­ای که استفاده شد متشکل از یک فاصله­یاب لیزری بود که در انتهای یک بوم نصب شده بود و قابلیت رساندن دستگاه به داخل فضای حفاری تا 5 متر را داشت. با این روش سطح و حجم فضای حفاری شده محاسبه و اختلاف بین حجم طراحی و حجم واقعی و در نتیجه­ مقدار اضافه شکست،ELOS  به دست آمد. تاکنون مطالعات زیادی بر روی موضوع رقیق­شدگی در معادن زیرزمینی با استفاده از این روش انجام شده است]9-18[.

در این مقاله برای تعیین رقیق­شدگی از مفهوم ELOS استفاده شده است از آنجا که برای اندازه­گیری مقدار ELOS باید از روش CMSاستفاده شود و از آنجا که در CMS باید حجم واقعی کارگاه محاسبه شود برای محاسبه حجم کارگاه، نیمرخ مقاطع عرضی کارگاه در فواصل مساوی برداشت و به هم اتصال داده شده­اند. برای برداشت نیمرخ­ها از فاصله­یاب لیزری مدل Leica-D810، استفاده شده­ است. برای برداشت هر مقطع، ابتدا فاصله­یاب بر روی یک سه­پایه مطابق با شکل 3- الف که در مرکز ضلع پایینی مقطع و در کف کارگاه قرار گرفته، نصب شده است سپس فاصله نقطه یاد شده تا دیواره­ها و سقف کارگاه تحت زاویه­های مختلف (هر 10 درجه یک بار) قرائت شده و  با انتقال این نقاط به نرم­افزار AutoCAD یک مقطع عرضی کارگاه مطابق با شکل 3- ب ترسیم شد، سپس با انتقال سه پایه به مراکز ضلع پایینی مقاطع بعدی و تکرار روش یاد شده، مقاطع عرضی لازم از کارگاه برداشت شده است. در ادامه با اتصال مقاطع، ترسیم فضای سه بعدی کارگاه انجام و از آن جا مطابق با شکل­های 3- پ و 3- ت سطح و حجم واقعی برای هر کارگاه محاسبه شده است. در شکل­ 3- ث، تصویر دو کارگاه طراحی و واقعی نشان داده شده است. همچنین در شکل 3- ج، تصویر میزان اضافه شکست و ریزش کارگاه نشان داده شده است. به این ترتیب در هر کارگاه با مشخص بودن حجم طراحی و حجم واقعی، مقدار ELOS، محاسبه شده است.

 

 

شکل 2- تعریف شماتیک ELOS، الف) محدوده ­کارگاه طراحی و  کارگاه واقعی، ب) مقدار ELOS برای کمربالا و کمرپایین کارگاه.

 

 

3- ارزیابی هزینه­های رقیق­شدگی در مجموعه معادن منگنز ونارچ (متدولوژی، ساخت و اجرای مدل)

معادن منگنز ونارچ در 27 کیلومتری جنوب­غربی قم و2 کیلومتری روستای ونارچ و در طول جغرافیایی 50 درجه و 45 دقیقه و42 ثانیه و در عرض جغرافیایی 34 درجه و 25 دقیقه و 3 ثانیه قرار گرفته­اند. این معادن در حال حاضر با ذخیره­ای بالغ بر 6/8 میلیون تن بزرگترین معادن منگنز ایران وخاورمیانه و با تولید حدود 100 تا 110 هزار تن سنگ منگنز در سال بزرگ­ترین تولیدکننده سنگ منگنز در ایران­اند. وسعت کانسار در حدود 40 کیلومتر مربع و طول زون ماده معدنی حدود 12 کیلومتر است. کانسار تا عمق حدود 400 متری شناسایی شده است. میانگین عیار ماده معدنی حدود 20 درصد و ضخامت قابل استخراج آن بین 5/0 تا 5متر وگاهی بیشتر است.شیب لایه­های منگنزدار بین 65 تا90 درجه وسنگ­های دربرگیرنده کانسار از توف­ها و گدازه­های آندزیتی و پورفیری تشکیل شده است. کانسار بر اثر پدیده­های زمین­شناسی به بخش­های متعددی تقسیم شده و استخراج از هر بخش به صورت معادن جداگانه انجام می­شود. استخراجدرتماممعادنبهروش کندن و پرکردن انجام می­گیرد]19[.

محصول تولیدی معدن با عیار متوسط 20 درصد پس از خردایش اولیه به صورت خام و با عیار متوسط 20 درصد، در سر معدن به شرکت فولاد فروخته می­شود. سنگ منگنز در جهان به عنوان کمک ذوب بیشترین کاربرد را دارد و به این منظور به صورت خام و فرآوری نشده به فروش می­رسد.

هزینه­های سالانه عملیات معدنکاری در مجموعه معادن منگنز ونارچ، به تفکیک عملیات مورد بررسی قرار گرفتند. این عملیات شامل حفاری، آتشباری، باربری زیرزمینی، بالابری، باربری سطحی، خردایش اولیه، خاک­برداری، پرکردن و پرسنلی است. با توجه به مقادیر هزینه­های عملیات یاد شده و مقدار تناژ تولید سالانه، هزینه­ هر عملیات برای تولید یک تن سنگ منگنز مشخص و از آنجا هزینه کل و نیز سهم هر کدام از عملیات­های یاد شده برای تولید یک تن سنگ منگنز مشخص شده است. نمودار آورده شده در شکل 4 سهم هر یک از این عملیات را نشان می­دهد]20[.

همان­طور که در نمودار مشاهده می­شود، هزینه بالابری و هزینه آتشباری به ترتیب با 6 و 16 درصد دارای کمترین و بیشترین سهم در قیمت تمام شده­اند. محاسبات نشان می­دهد هزینه لازم برای تولید یک تن سنگ منگنز در سال 2016 برابر با 000/440/1 ریال، معادل 48 دلار ( با فرض میانگین قیمت هر دلار برابر با30000 ریال) بوده است]20[. بدیهی است که ایجاد هر مقدار درصد رقیق­شدگی در معدن، سبب افزایش هر یک از هزینه­های یاد شده و در مجموع کل هرینه­ها می­شود. برای مطالعه وضعیت رقیق­شدگی مجموعه معادن منگنز ونارچ، 24 کارگاه از مجموعه معادن منگنز ونارچ مورد بررسی قرار گرفتند.

 

   

ب

الف

   

ت

پ

   

ج

ث

شکل3- مراحل محاسبه حجم واقعی کارگاه و اضافه شکست و تعیین مقدار ELOS.
الف) سیستم فاصله­یاب لیزری به همراه سه پایه. ب) روش برداشت مقاطع عرضی کارگاه. پ) سطح دیواره کارگاه واقعی. ت) حجم کارگاه واقعی. ث)کارگاه واقعی و کارگاه طراحی. ج) مقدار اضافه شکست.

 

در جدول 1 مشخصات کارگاه­های یاد شده شامل عیار برجا، وزن مخصوص ماده معدنی و نیز وزن مخصوص باطله آورده شده است. بیشترین و کمترین عیار برجا به ترتیب مربوط به کارگاه­ شماره 23، با عیار 02/33 درصد و کارگاه شماره 20 با عیار 42/18 درصد منگنز است. همچنین بیشترین و کمترین وزن مخصوص کانسنگ به ترتیب مربوط به کارگاه ­شماره23 با وزن مخصوص 72/3 و کارگاه شماره 20 با وزن مخصوص 05/3 تن بر مترمکعب است. بیشترین و کمترین وزن مخصوص باطله به ترتیب متعلق به کارگاه­­های شماره 15 و 16 با وزن مخصوص 2/3 و کارگاه­های شماره 19 و 20 با وزن مخصوص 20/2 تن بر مترمکعب است.

 

 

شکل4- سهم عملیات معدنکاری در قیمت تمام شده تولید یک تن ماده معدنی]20[.

 

جدول 1- مشخصات کارگاه­های استخراج مجموعه معادن منگنز ونارچ که در آن­ها روش CMS به اجرا در آمده است ]19[.

شماره
کارگاه

عیار منگنز

(درصد)

وزن مخصوص برجای ماده معدنی

(تن/ مترمکعب)

وزن مخصوص باطله

(تن/ مترمکعب)

1

22/22

10/3

30/2

2

35/21

08/3

35/2

3

22

10/3

35/2

4

24

42/3

35/2

5

26

60/3

30/2

6

22/25

55/3

30/2

7

48/23

37/3

60/2

8

53/22

30/3

65/2

9

75/24

45/3

60/2

10

36/22

27/3

75/2

11

64/25

57/3

65/2

12

81/23

35/3

60/2

13

22/24

48/3

10/3

14

45/21

15/3

10/3

15

36/23

57/3

20/3

16

51/22

15/3

20/3

17

41/24

44/3

10/3

18

68/22

17/3

10/3

19

24

40/3

20/2

20

42/18

05/3

20/2

21

29/22

15/3

50/2

22

8/20

10/3

40/2

23

02/33

72/3

40/2

24

3/32

68/3

64/2

 

در ادامه سیستم مانیتورینگ فضای حفاری، CMS برای 24 کارگاه به اجرا در آمد. برای نمونه خروجی CMS کارگاه شماره 3 که بخشی از آن در شکل 3 آورده شده است، به طور کامل در شکل 5، نشان داده شده است. مقدار ELOS کارگاه یاد شده با استفاده از رابطه 4 عبارت است از:

 

مقادیر ELOS سایر کارگاه­ها نیز به طریق مشابه محاسبه و نتایج آن در جدول 2 گنجانده شده است. در این جدول، حجم کارگاه واقعی و حجم و سطح دیواره­های کارگاه طراحی و همچنین مقدار ELOS آورده شده است. مقدار ELOS از تقسیم مقدار اختلاف حجم واقعی و طراحی بر مقدار سطح دیواره­های کارگاه طراحی به دست آمده است. همان­طور که در جدول یاد شده مشاهده می­شود، بیشترین و کمترین مقدار ELOS به ترتیب متعلق به کارگاه شماره 14 با 48/0 و کارگاه شماره 2 با 13/0 متر است.

در ادامه با توجه به جدول 1 و معلوم بودن مقادیر وزن مخصوص ماده معدنی و باطله استخراج شده هر کارگاه و با توجه به جدول 2 و معلوم بودن مقادیر حجم کارگاه طراحی و کارگاه واقعی، وزن ماده معدنی و باطله استخراجی هر کارگاه معین و از آنجا با استفاده از رابطه 2 مقدار رقیق­شدگی بر حسب درصد محاسبه شده است. به عنوان مثال مقدار رقیق­شدگی کارگاه شماره 20 عبارت است از:

 

در ادامه با توجه به جدول 1 و مشخص بودن مقدار عیار برجای ماده معدنی، عیار ماده معدنی استخراج شده با استفاده از رابطه 5 مشخص و از آنجا مقدار افت عیار برای هر کارگاه محاسبه شده است.

(5)                                                  

که در آن:

go عیار برجای ماده معدنی

Wo وزن ماده معدنی استخراجی

Ww وزن باطله استخراجی

به عنوان مثال مقدار افت عیار کارگاه شماره 20 عبارت است از:

 

نتایج این محاسبات به صورت خلاصه در جدول 3 آورده شده است. همان­طور که در جدول مشاهده می­شود، بیشترین و کمترین مقدار رقیق­شدگی به ترتیب مربوط به کارگاه شماره 14 با 87/18 و کارگاه شماره 2 با 01/6 درصد و بیشترین و کمترین مقدار افت عیار به ترتیب مربوط به کارگاه شماره 24 با 57/4 واحد و کارگاه شماره 2 با 28/1 واحد است. در شکل 6 نمودار ستونی مربوط به افت عیار کارگاه­ها نشان داده شده است.

 

 

 

شکل 5- خروجی CMS کارگاه شماره 3.

 

 

جدول 2- نتایج حاصل از اجرای روشCMS در 24 کارگاه­ استخراج مجموعه معادن منگنز ونارچ.

شماره
کارگاه

حجم
کارگاه طراحی

مساحت دیواره‌های کارگاه طراحی

(مترمکعب)

حجم کارگاه واقعی

(مترمکعب)

اختلاف دو حجم

(مترمکعب)

ELOS

(متر)

1

925

685

90/1020

90/95

14/0

2

50/1012

50/652

30/1097

80/84

13/0

3

408

342

14/466

14/58

17/0

4

840

568

92/947

92/107

19/0

5

252

264

72/312

72/60

23/0

6

2666

1311

2994

328

25/0

7

1358

50/802

50/1518

50/160

20/0

8

20/804

20/601

60/1002

40/198

33/0

9

60/681

526

22/876

62/194

37/0

10

1386

738

44/1666

44/280

38/0

11

1188

759

1421

233

31/0

12

1140

756

1439

199

40/0

13

990

50/687

1245

255

37/0

14

10/1166

50/851

1537

90/406

48/0

15

1650

930

1920

270

29/0

16

1053

639

1259

206

32/0

17

60/789

60/561

983

40/193

34/0

18

20/794

627

1014

80/219

35/0

19

25/965

50/676

1115

75/149

22/0

20

1430

50/877

1679

249

28/0

21

1584

906

1821

237

26/0

22

60/786

549

1005

40/218

40/0

23

50/1039

726

1340

50/300

41/0

24

1235

897

1615

380

42/0

 

 

مقایسه بین مقادیر رقیق­شدگی و ELOS مربوط به کارگاه­ها نشان می­دهد با افزایش مقدار ELOS، مقدار رقیق­شدگی، روند کلی افزایشی دارد. تحلیل رگرسیون نشان می­دهد بین دو پارامتر یاد شده رابطه 6 برقرار است. نمودار این رابطه در شکل 6 آورده شده است.

(6)               

همان­طور که در نمودار یاد شده مشاهده می­شود در برخی کارگاه­ها با افزایش مقدار ELOS، مقدار رقیق­شدگی افزایش نمی­یابد علت آن در درجه اول مربوط به تغییرات حجم کارگاه است زیرا در تعیین ELOS، مقدار حجم اضافه شکست و ریزش باطله نسبت به سطح کارگاه سنجیده می­شود و ممکن است مثلا دو کارگاه A و B دارای مقدار ELOS برابر باشند اما کارگاه A به دلیل حجم بیشتر نسبت به کارگاه B، دارای مقدار رقیق­شدگی کمتری شود. حتی ممکن است کارگاه A دارای مقدارELOS  بیشتری هم باشد اما به دلیل اختلاف زیاد در حجم با کارگاه B دارای مقدار رقیق­شدگیکمتری باشد. به عنوان نمونه می­توان کارگاه ­شماره 15، با مقدار ELOS برابر با 29/0 متر را مثال زد که به دلیل حجم بالا نسبت به کارگاه­های شماره 3 و 5 که دارای مقادیر ELOS به ترتیب 17/0 و 23/0 است، دارای مقدار رقیق­شدگیکمتر، 78/8 درصد است در حالی که کارگاه­های یاد شده دارای مقادیر رقیق­شدگی به ترتیب 75/9 و 34/13 درصد است. علت دیگر، تغییر در عیار و وزن مخصوص کانسنگ و نیز وزن مخصوص باطله در کارگاه­های مختلف است. هر چند به دلیل کم بودن تغییرات پارامترهای یاد شده، تغییرات کمی در مقدار رقیق­شدگی ایجاد می­شود اما نباید اثرات آن­ها را نادیده گرفت. در شکل 8 اثر حجم کارگاه بر تغییرات رقیق­شدگی حاصل از ELOS­های مختلف نشان داده شده است.

 

 

جدول 3- میزان رقیق­شدگی و افت عیار 24 کارگاه­ استخراج مجموعه معادن منگنز ونارچ.

شماره
کارگاه

وزن ماده معدنی استخراجی(تن)

وزن باطله استخراجی(تن)

وزن کل

(تن)

عیار منگنز در ماده معدنی استخراج شده

(درصد)

رقیق­شدگی

(درصد)

افت عیار

(درصد)

1

500/2868

570/220

070/3088

6329/20

14/7

59/1

2

500/3118

280/199

780/3317

0676/20

01/6

28/1

3

800/1268

629/136

429/1401

8552/19

75/9

14/2

4

800/2872

612/253

412/3126

0531/22

11/8

95/1

5

200/907

656/139

856/1046

2216/21

34/13

27/3

6

300/9464

400/754

700/10218

3581/23

38/7

86/1

7

460/4576

300/417

760/4993

5179/21

36/8

96/1

8

860/2653

760/525

620/3179

8046/18

54/16

73/3

9

520/2351

012/506

532/2857

3673/20

71/17

38/4

10

220/4532

210/771

430/5303

1085/19

54/14

25/3

11

16/4241

405/617

610/4858

3816/22

71/12

26/3

12

000/3819

400/777

400/4596

7830/19

91/16

03/4

13

200/3445

500/535

700/3980

9618/20

45/13

26/3

14

215/3673

490/854

705/4527

4019/17

87/18

05/4

15

500/5890

000/567

500/6457

3089/21

78/8

05/2

16

950/3316

600/432

550/3749

9129/19

54/11

60/2

17

224/2716

140/406

364/3122

2349/21

01/13

18/3

18

610/2517

580/461

194/2979

1661/19

49/15

51/3

19

850/3281

450/329

300/3611

8105/21

12/9

19/2

20

500/4361

800/547

300/4909

3646/16

16/11

06/2

21

600/4989

500/592

100/5582

9241/19

61/10

37/2

22

460/2438

16/524

620/2962

1200/17

69/17

68/3

23

940/3866

200/721

140/4588

2443/20

72/15

78/3

24

800/4544

200/1003

000/5548

7252/20

08/18

57/4

 

 

شکل6- میزان افت عیار کارگاه­های مورد مطالعه در اثر رقیق­شدگی.

 

شکل 7- نمودار رابطه بین رقیق­شدگی بر حسب ELOS و رقیق­شدگی بر حسب درصد.

 

شکل8- نمودار اثر حجم کارگاه بر رقیق­شدگی در مقادیر ثابت ELOS.

 

با افزایش رقیق­شدگی، عیار محصول تولیدی کارگاه کاهش می­یابد. با توجه به جدول 3، میزان افت عیار ناشی از رقیق­شدگی را می­توان از رابطه 7 به دست آورد.

(7)                                            DG= 0.2215 (D1.0165)

که در آن:

DG مقدار افت عیار محصول تولیدی کارگاه از مقدار عیار برجای ماده معدنی

D مقدار رقیق­شدگی

نمودار این رابطه در شکل ­9 نشان داده شده است. اگرچه روند کلی افزایش رقیق­شدگی، افزایش افت عیار را به همراه دارد اما در برخی کارگاه­ها، مقدار افزایش افت عیار، کمتر از مقدار افزایش معمول در سایر کارگاه­ها است. علت آن مطابق با رابطه 5 (که مقدار عیار ماده معدنی استخراجی از آن حاصل می­شود)، تفاوت قابل توجه در مقدار عیار برجا و وزن ماده معدنی و باطله استخراجی در این کارگاه­ها است. به عنوان مثال، در کارگاه­های شماره 19 و 20 مقدار رقیق­شدگی به ترتیب برابر با 12/9 و 16/11 است اما بر خلاف انتظار، مقدار افت عیار به ترتیب برابر با 19/2 و 06/2 است زیرا مطابق با جدول­های 1 و 3 تفاوت قابل توجهی در مقادیر عیار برجا و وزن ماده معدنی و باطله استخراجی در این دو کارگاه مشاهده می­شود.

با افزایش مقدار ELOS مقدار عیار محصول تولیدی کارگاه کاهش می­یابد. با توجه به جدول­های 2 و 3 می­توان دریافت بین افت عیار محصول تولیدی کارگاه و ELOS رابطه 8 برقرار است. در نمودار شکل 10 این رابطه نشان داده شده است. با کمک این رابطه می­توان مقدار کاهش عیار را به ازای مقادیر مختلف ELOS پیش­بینی کرد. به عنوان مثال چنانچه در دو کارگاه با عیار برجای 20 درصد، مقدار 10 و 30 سانتی­متر ELOS اتفاق افتد، مقدار عیار سنگ استخراجی از 20 درصد به ترتیب 1/1 و 88/2واحد کاهش یافته و به 9/18 و 22/17درصد می­رسد.

(8)                                      DG= 8.1595 (ELOS)0.8657

 

 

 

شکل 9- نمودار رابطه بین رقیق­شدگی و افت عیار محصول.

 

شکل 10- نمودار رابطه بین ELOS و افت عیار محصول.

 

 

4- اثرات اقتصادی رقیق­شدگی

برای بررسی اثر اقتصادی رقیق­شدگی در مجموعه معادن منگنز ونارچ، تغییر در هزینه­های تولید و سود ناشی از فروش کانسنگ مورد مطالعه قرار گرفت. میانگین قیمت فروش یک تن سنگ منگنز در سال 2016 در بازارهای جهانی ]21[ و داخلی ]22 [به ترتیب مطابق با جدول­های 4 و 5 بوده است، بنابراین برای هر کارگاه می­توان با توجه به تناژ تولیدی (شامل مجموع تناژ ماده معدنی و باطله استخراجی) و عیار محصول خروجی، درآمد حاصل از فروش را محاسبه کرد. از آنجا که هزینه لازم برای تولید یک تن سنگ منگنز برابر با 48 دلار محاسبه شده است بنابراین سود حاصل از فروش محصول هر کارگاه قابل محاسبه است. در جدول 6 سود حاصل از فروش 24 کارگاه مورد مطالعه آورده شده است.

برای تعیین افت سود حاصل از رقیق­شدگی، درآمد و سود حاصل از فروش تولید کارگاه­ها با فرض عدم ایجاد رقیق­شدگی محاسبه شده است. نتایج این محاسبات در جدول 7 آورده شده است. برای محاسبه درآمد در حالت بدون رقیق­شدگی، تناژ محصول، در واقع همان تناژ ماده معدنی برجا با عیار برجا است. واضح است که درآمد حاصل از فروش محصول در هر دو حالت یکسان، اما سود حاصل متفاوت است زیرا در حالت ایجاد رقیق­شدگی اگرچه ماده معدنی با عیار کمتر به فروش می­رسد اما آن مقدار تناژ باطله­ای هم که با ماده معدنی مخلوط شده و سبب بروز رقیق­شدگیشده نیز به فروش می­رسد. نکته حایز اهمیت، در تفاوت هزینه­ها در دو حالت یاد شده است. در حالت ایجاد رقیق­شدگی، تناژ تولید نسبت به حالت بدون رقیق­شدگی بیشتر و به دنبال آن هزینه تولید نیز بیشتر است و این افزایش هزینه سبب کاهش سود می­شود. نتایج محاسبات مربوط اختلاف هزینه، درآمد و سود دو حالت یاد شده برای کارگاه­ها در جدول 8 آورده شده است. نمودار میله­ای مقدار سود بر واحد تولید کارگاه­ها در دو حالت ایجاد رقیق­شدگی و عدم رقیق­شدگیدر شکل 11 نشان داده شده است.

با توجه به جدول­های 3 و 6 که در آن­ها مقادیر رقیق­شدگی و افت سود کارگاه­های مختلف گنجانده شده است، می­توان رابطه 9 را به عنوان رابطه حاکم بین این دو پارامتر استخراج کرد. نمودار این رابطه در شکل 12 نشان داده شده است که افزایش رقیق­شدگی سبب افزایش افت سود می­شود به طوری که در نقطه معینی از افت سود، مقدار سود به صفر رسیده و معدن به نقطه سربه­سری می­رسد. یعنی مقدار درآمد با مقدار هزینه برابری می­کند. از آنجا که هزینه تولید واحد ماده معدنی 48 دلار محاسبه شد، چنانچه این مقدار برابر با مقدار افت سود، DP در رابطه 7 قرار گیرد و از طرفین رابطه، لگاریتم گرفته شود، مقدار رقیق­شدگی معادل آن برابر با 38/67 می­شود. به عبارت دیگر نقطه سربه­سری معدن در رقیق­شدگی 38/67 اتفاق می­افتد. مقدار افت عیار ناشی از این رقیق­شدگی را  می­توان با استفاده از رابطه 5 محاسبه کرد که برابر با 16 است. این به آن معنی است که در افت عیارهای بیشتر از آن معدن دچار زیان­دهی می­شود. به عبارت دیگر چنانچه میانگین عیار معدن برابر با 20 درصد باشد، می­توان عیار 4 درصد را به عنوان عیار حد معدن دانست.

چنانچه به طریق مشابه، آنچه را که برای تعیین رابطه بین افت سود و رقیق­شدگی انجام شد، برای تعیین رابطه بین افت سود و ELOS انجام شود، رابطه 10 که نمودار آن در شکل 13 نشان داده شده است حاصل می­شود. بر این اساس می­توان در کارگاه­های مختلف صرف نظر از مقدار حجم کارگاه، مقدار سود و زیان کارگاه را بر اساس مقدار ELOS پیش­بینی کرد. با استفاده از این نمودار و با قرار دادن مقدار 48 برای افت سود، مقدار ELOS، برابر با 18/2متر می­شود. به عبارت دیگر حد سربه سری ELOS برای معدن برابر با 18/2 متر است.     

هزینه­های مربوط به استخراج، یعنی حفاری، آتشباری، باربری و نظایر آن که در این مقاله به آن­ها اشاره شده است، چنانچه رقیق­شدگی وجود نداشته باشد، صرفا صرف استخراج ماده معدنی می­شوند و اگر رقیق­شدگی وجود داشته باشد به همان نسبت رقیق­شدگی، صرف استخراج باطله می­شود. در این حالت، معدن در تناژ تولید ثابت، دارای هزینه تولید ثابت است اما این تولید، همراه با کاهش عیار و به دنبال آن، کاهش سود است.    

وقتی مشخص شد معدن در رقیق­شدگی 67 درصد دچار زیان­دهی می­شود در واقع می­توان رقیق­شدگی 67 درصد را به عنوان رقیق­شدگی حد در نظر گرفت که در رقیق­شدگی بالاتر از آن، زیان و در  رقیق­شدگی پایین­تر از آن، سود وجود دارد. بنابراین می­توان میزان 67 درصد رقیق­شدگی را نقطه سر به سری رقیق­شدگی نامید.

ذکر این نکته ضروری است که با توجه به مقادیر رقیق­شدگی موجود در معدن مورد مطالعه، رقیق­شدگی 67 درصد که منجر به زیان­دهی معدن می­شود در عمل به ندرت اتفاق می­افتد و این عدد با توجه به رابطه به دست آمده بین افت سود و رقیق­شدگی حاصل شده است.

با استفاده از رابطه 8 می­توان به این نتیجه رسید که چنانچه به عنوان مثال مقدار میانگین رقیق­شدگیکارگاه­های معدن 25سانتی­متر باشد و چنانچه با اعمال تدابیر پیش­گیرانه مقدار آن به 15 سانتی­متر کاهش یابد، مقدار سود حاصل از تولید 1 تن ماده معدنی54/3 دلار افزایش می­یابد و با احتساب تولید 100 هزار تن سنگ منگنز در سال، مقدار افزایش سود سالانه برابر با 354000 دلار خواهد بود.

(9)                                             DP= 0.6646(D1.0165)

(10)                                      DP= 24.479(ELOS0.8657)

 

 

جدول 4- میانگین قیمت سنگ منگنز در بازارهای جهانی]21[.

مقدار عیار

38 درصد آفریقای جنوبی

45 درصد استرالیا در چین

در بندر الیزابت

در چین

قیمت به ازای هر عیار (دلار بر تن)

5/1

4/2

3

 

جدول 5- میانگین قیمت سنگ منگنز در بازارهای داخلی]22[.

مقدار عیار

زیر 30

30 تا 32

33 تا 35

36 تا 38

39 تا 41

قیمت به ازای هر عیار (ریال بر تن)

90000

110000

120000

130000

140000

قیمت به ازای هر عیار (دلار بر تن)

3

67/3

4

34/4

67/4

 

 

شکل 11- نمودار وضعیت سود بر تن تولیدی کارگاه­ها در دو حالت رقیق­شدگی و بدون رقیق­شدگی.

جدول 6- وضعیت اقتصادی کارگاه­ها با احتساب رقیق­شدگی ایجاد شده در هر کارگاه.

شماره
کارگاه

درآمد

(دلار)

هزینه

(دلار)

سود

(دلار)

سود بر واحد تولید

(دلار بر تن)

1

55/191147

36/148227

19/42920

90/13

2

55/199739

44/159253

49/40486

20/12

3

80/83476

59/67268

21/16208

57/11

4

60/206841

78/150067

82/56773

16/18

5

20/66679

09/50249

11/16430

69/15

6

94/716068

60/490497

34/225571

07/22

7

84/322365

48/239700

36/82665

55/16

8

40/179374

76/152621

64/26752

41/8

9

36/174600

54/137161

82/37438

10/13

10

32/304021

64/254564

68/49456

33/9

11

326230

28/233213

75/93016

14/19

12

17/272791

20/220627

97/52163

35/11

13

23/250328

60/191073

63/59254

89/14

14

39/236371

84/217329

55/19041

21/4

15

24/412806

00/309960

24/102846

93/15

16

63/223993

40/179978

23/44015

74/11

17

08/198909

47/149873

61/49035

70/15

18

46/171298

31/143001

14/28297

50/9

19

20/236293

40/173342

6295081/0

43/17

20

49/241016

40/235646

09/5370

09/1

21

55/333654

80/267940

75/65713

77/11

22

90/152159

76/142205

14/9954

36/3

23

70/278651

72/220230

98/58420

73/12

24

32/344950

00/266304

32/78646

18/14

 

شکل 12- نمودار وضعیت افت سود بر تن تولیدی کارگاه­ها نسبت به رقیق­شدگی.

جدول 7- وضعیت اقتصادی کارگاه­ها با فرض رقیق­شدگی صفر برای هر کارگاه.

شماره کارگاه

درآمد

(دلار)

هزینه

(دلار)

سود

(دلار)

سود بر واحد تولید

(دلار بر تن)

1

55/191147

00/137640

55/53507

66/18

2

55/199739

00/149688

93/50051

05/16

3

80/83476

40/60710

40/22766

00/18

4

60/206841

40/137894

20/68947

00/24

5

20/66679

60/43545

60/23133

50/25

6

94/716068

40/454286

54/261782

66/27

7

84/322365

08/219670

76/102695

44/22

8

40/179374

28/127385

12/51989

59/19

9

36/174600

96/112872

40/61727

25/26

10

32/304021

56/217546

76/86474

08/19

11

326230

68/203575

35/122654

92/28

12

17/272791

00/183312

17/89479

43/23

13

23/250328

60/165369

63/84958

66/24

14

39/236371

32/176314

07/60057

35/16

15

24/412806

00/282744

24/130062

08/22

16

63/223993

60/159213

03/64780

53/19

17

08/198909

75/130378

33/68530

23/25

18

46/171298

47/120845

98/50452

04/20

19

20/236293

80/157528

40/78764

00/24

20

49/241016

00/209352

49/31664

26/7

21

55/333654

80/239500

75/94153

87/18

22

90/152159

08/117046

82/35113

40/14

23

70/278651

12/185613

58/93038

06/24

24

32/344950

40/218150

92/126799

90/27

 

شکل 13- نمودار وضعیت افت سود بر تن تولیدی کارگاه­ها نسبت به ELOS.

 

جدول 8- اختلاف وضعیت اقتصادی کارگاه­ها در حالت رقیق­شدگی و بدون رقیق­شدگی برای هر کارگاه.

شماره
کارگاه

اختلاف درآمد

(دلار)

اختلاف هزینه

 (دلار)

اختلاف سود

(دلار)

اختلاف سود بر واحد تولید

(دلار بر تن)

1

0

36/10587

36/10587

76/4

2

0

44/9566

44/9566

85/3

3

0

19/6558

19/6558

43/6

4

0

38/12173

38/12173

84/5

5

0

49/6703

49/6703

81/9

6

0

20/36211

20/36211

59/5

7

0

40/20030

40/20030

89/5

8

0

48/25236

48/25236

18/11

9

0

58/24288

58/24288

15/13

10

0

08/37018

08/37018

75/9

11

0

60/29637

60/29637

78/9

12

0

20/37315

20/37315

08/12

13

0

00/25704

00/25704

77/9

14

0

52/41015

52/41015

14/12

15

0

00/27216

00/27216

15/6

16

0

80/20764

80/20764

79/7

17

0

72/19494

72/19494

53/9

18

0

84/22155

84/22155

54/10

19

0

60/15813

60/15813

57/6

20

0

40/26294

40/26294

17/6

21

0

00/28440

00/28440

10/7

22

0

68/25159

68/25159

04/11

23

0

60/34617

60/34617

33/11

24

 

60/48153

60/48153

72/13

 

5- نتیجه­گیری

بررسی­های انجام شده بر روی رقیق­شدگی پیش­بینی نشده ناشی از اضافه شکست و ریزش سقف و دیواره­های کارگاه­های استخراج زیرزمینی مجموعه معادن منگنز ونارچ که سیستم مانیتورینگ فضای حفاری، CMS، در آن­ها به اجرا در آمد نشان داد، تغییرات افت عیار و به دنبال آن افت سود حاصل از فروش محصول تولیدی با تغییرات ELOS و رقیق­شدگی رابطه توانی دارند. همچنین مشخص شد نقطه سربه­سری رقیق­شدگی در مقدار 18/2 متر ELOS و معادل آنرقیق­شدگی 38/67 درصد اتفاق می­افتد. در این حالت 16 واحد افت عیار برجا در عیار محصول تولیدی مشاهده می­شود

و سود معدنکاری به صفر می­رسد. که در این مقاله هزینه­های غیرمستقیم ناشی از رقیق­شدگی شامل هزینه تاخیر سیکل کارگاه، خسارت و ضرر به ماشین­آلات، مسدود شدن نقاط تخلیه، معدنکاری اضافی و ریسک در باربری و پرکردن در تحلیل اقتصادی دخالت داده نشده­اند. بدیهی است در نظر گرفتن این هزینه­ها سبب کاهش مقدار ELOS سربه­سری می­شود. نکته دیگر این که مقادیر مربوط به هزینه­های تولید و قیمت فروش محصول، ثابت در نظر گرفته شده­اند و تغییرات در آن­ها موجب تغییر در مقدار ELOS سربه­سری می­شود..



[*]نویسنده مسئول مکاتبات

[2]Mount Todd mine

[3]Dilution

[4]Planned dilution

[5]Internal dilution

[6]Unplanned dilution

[7]External dilution

[8]Equivalent linear overbreak/ slough

[9]Cavity monitoring system

مراجع

  1. Revey, G. (1998). "Effects and Control of Overbreak in Underground Mining". Mining Engineering, pp. 63.
  2. Le Roux, P., & Stacey, T. (2017). "Value creation in a mine operating with open stoping mining methods". Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 117(2), 133-142
  3. عطایی م، (1395)، "مباحث ویژه در معدنکاری زیرزمینی"، چاپ اول، دانشگاه صنعتی شاهرود.
    1. Popov, G.N.(1971). The Working of Mineral Deposits, Mir Publishers.
    2. Agoškov, M. I., Borisov, S. S., & Bojarskij, V. A. e. (1988). "Mining of ores and non-metalic minerals": Mir.
    3. Clark, L., & Pakalnis, R. (1997). "An empirical design approach for estimating unplanned dilution from open stope hangingwalls and footwalls". Paper presented at the Presentation at 99th Canadian Institute of Mining annual conference, Vancouver, BC.
    4. Henning, J. G. (2007). "Evaluation of long-hole mine design influences on unplanned ore dilution". Ph.D. Thesis, McGill University.
    5. Miller, F., Potvin, Y., & Jacob, D. (1992). "Laser measurement of open stope dilution". CIM(Canadian Mining and Metallurgical) Bulletin, 85(962), 96-102.
    6. Miller, F., & Jacob, D. (1993). "Cavity monitoring system": Google Patents.
    7. Anderson, B., & Grebenc, B. (1995). "Controlling dilution at the Golden Giant mine". Paper presented at the Proceedings of the 12th CIM mine operators conference, Timmins.
    8. Mah, S., Pakalnis, R., Poulin, R., & Clark, L. (1995). "Obtaining quality cavity monitoring survey data". Proceedings of the CAMI, 95, 3rd.
    9. Germain, P., Hadjigeorgiou, J., & Lessard, J. (1996). "On the relationship between stability prediction and observed stope overbreak". Rock Mechanics, Aubertin, Hassani and Mitri (eds), 277-283.
    10. Yao, X., Allen, G., & Willett, M. (1999). "Dilution evaluation using Cavity Monitoring System at HBMS—Trout Lake Mine". Paper presented at the Proceeding of the 101st CIM annual general meeting, Calgary.
    11. Calvert, T., Simpson, J., & Sandy, M. (2000). "Open stope design at Normandy Golden Grove Operations". Proceedings of MassMin, 653-659.
    12. Uggalla, S. (2001). "Sublevel open sloping- design and planning at the Olympic Dam Mine". Underground Mining Methods: Engineering Fundamentals and International Case Studies. Society of Mining, Metallurgy and Exploration, 8307 Shaffer Parkway, Littleton, CO 80127, USA, 2001., 239-244.
    13. Ran, J. (2002). "Hangingwall sloughing mechanism in open stope mining".CIM bulletin, 95(1064), 74-77
    14. Soyer,N. (2006). "An approach on dilution and ore recovery/loss calculations in mineral reserve estimations at the cayeli mine, Turkey". Citeseer. 
    15. Luo, Z.-q., Liu, X.-m., Zhang, B., Lu, H., & Li, C. (2008). "Cavity 3D modeling and correlative techniques based on cavity monitoring". Journal of central south university of technology, 15(5), 639-644.
    16. مهندسین مشاور کاوشگران، (1389)، "طرح اکتشاف کانسار ونارچ، گزارش اکتشاف تونلی معادن کانسار منگنز ونارچ".
    17. شرکت معادن منگنز ونارچ، (1396)، دفتر برنامه­ریزی و تولید، گزارش فنی اقتصادی
      1. http://www.infomine.com/investment/metal-prices/manganese/
      2. http://www.iranmining.com/news/