نوع مقاله: علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد استخراج معدن، بخش مهندسی معدن، مجتمع آموزش عالی زرند، زرند

2 بخش مهندسی معدن، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید باهنر کرمان

3 دانشیار استخراج معدن، بخش مهندسی معدن، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید باهنر کرمان

4 سرپرست واحد زمین‌شناسی و ژئوتکنیک، شرکت معدنی و صنعتی گل‌گهر سیرجان

چکیده

غالباً ناپیوستگی‌ها در دیواره‌های سنگی با استفاده از روش خط برداشت تعیین می‌گردند که این روش دارای معایب متعددی همچون ایمنی برداشت پایین، محدودیت برداشت ناپیوستگی‌ها و دقت برداشت پایین می‌باشد. همچنین تعیین حجم بلوک‌های سنگی تشکیل شده بوسیله ناپیوستگی‌ها و محاسبه شاخص مقاومت زمین شناسی از دیگر چالش‌های موجود در تعیین خواص توده سنگ می‌باشند. معدن سنگ آهن گل گهر سیرجان نیز با مشکلات ذکر شده مواجه بوده و با توجه به دیواره‌های خرد شده معدن شماره یک و احتمال ریزش در این دیواره‌ها، نیاز به یک روش جامع‌تر و دقیق‌تر برای اندازه‌گیری خصوصیات هندسی ناپیوستگی‌ها الزامی می‌باشد. هدف اصلی این تحقیق ارائه روشی نوین جهت تعیین میانگین حجم بلوک، شاخص کیفی سنگ RQD و شاخص مقاومت زمین شناسی GSI توده‌سنگ می‌باشد. از این رو، برداشت خصوصیات هندسی ناپیوستگی‌ها در پله شماره 14 دیواره شمال غربی معدن شماره یک گل‌گهر، در یک سینه‌کار از سنگ آهن، از طریق روش فتوگرامتری انجام شد. در ابتدا با استفاده از نقشه‌برداری، نقاط کنترلی در سینه‌کار ایجاد و در ادامه عکس‌برداری از سینه‌کار مورد مطالعه صورت پذیرفت. سپس با استفاده از نرم‌افزارهای 3DM CalibCam و 3DM Analyst عکس سه بعدی از دیواره تهیه و خصوصیات هندسی ناپیوستگی‌ها برداشت شد. برای مدل‌سازی ناپیوستگی‌ها از نرم‌افزار FracMan بهره گرفته و شبکه‌ ناپیوستگی مجزا (DFN) ایجاد شد و در نهایت میانگین حجم بلوک و GSI، متوسط فاصله‌داری هر دسته درزه و RQD توده‌سنگ مورد مطالعه تعیین شد. نتایج حاصل از این بررسی نشان می‌دهد که مقدار متوسط حجم بلوک برابر با 13/0 مترمکعب و مقدار GSI برابر با 65 می‌باشد. همچنین متوسط فاصله‌داری سه دسته درزه موجود در این دیواره تعیین و مقدار RQD برابر با 76/75 درصد محاسبه شد. جهت بررسی اعتبار نتایج، از داده‌های 28 حفاری ژئوتکنیکی بهره گرفته شد که نتایج حاکی از انطباق مناسب نتایج این تحقیق با نتایج برداشت‌های درجا می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Determination of the block volume and the geological strength index (GSI) using photogrammetry approach in Golgohor iron mine of Sirjan

نویسندگان [English]

  • Amin Mollaei Emamzadeh 1
  • Mojtaba Bahaaddini 2
  • Golamreza Saeedi 3
  • Hamidreza Mohammadi 4

1 M.Sc. of Mining Engineering, Department of Mining Engineering, Higher Education Complex of Zarand, Zarand

2 Department of Mining Engineering, Faculty of Engineering, Shahid Bahonar University of Kerman

3 Associate Professor in Mining Exploitation, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman

4 Geological and Geotechnical unit., Golgohar Mineral and Industrial Company of Sirjan

چکیده [English]

The most common method for surveying of discontinuities is the scanline method which has the shortcomings of low safety, low number of measurements and low accuracy of measurement. Furthermore, determination of the block volumes generated by discontinuities and measurement of the geological strength index (GSI) are other issues in characterization of the rock mass mechanical properties. The Golgohar iron mine has encountered with the above noted issues and due to highly fractured walls of mine No. 1 with high risk of failure, the need for a sophisticated and accurate method for measurement of discontinuities is inevitable. This paper aims to develop a new approach for measurement of the mean block volume, rock quality designation RQD, and the geological strength index GSI of rock masses. To this end, the geometric properties of discontinuities in the 14th bench of the Northwest of mine No. 1 were measured using the photogrammetric method. To determine the geometric properties of the discontinuities on the slope face, control points were marked on the rock face and photos were prepared from the rock surface. Then, using 3DM CalibCam, 3D point clouds were generated and 3D photos were generated. The measurements were used to create a discrete fracture network (DFN) model. To generate the DFN model, FracMan software were used, which ultimately led to the determination of the mean block size, GSI, the mean spacing of each joint set and the RQD of the rock mass. Results of this study showed that the mean block volume is 0.13 m3 and the GSI were measured 65. In order to investigate the ability of proposed method in measurement of RQD and GSI, results of twenty eight core logs from geotechnical boreholes were used. This investigation showed that the results of proposed model are in good agreement with the measured ones.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Photogrammetric method
  • discontinuities
  • Discrete fracture method
  • Geological Strength index
  • Golgohar iron mine

6- منابع

[1]   Watkins H., Bond C. E., Healy D., Butler R. W. H.; 2015; “Appraisal of fracture sampling methods and a new workflow to characterise heterogeneous fracture networks at outcrop”. Journal of Structural Geology, 72, 67-82.

[2]   Mohammadi H. R., Mansouri H., Jalalifar H.; 2015; “Determining the direction of discontinuities using photogrammetric method”, case study of Gol-e-gohar No. 1 mine. Earth Sciences (Geology of Engineering and the Environment), Year Twenty Fourth, 95: 203-210 (In Persian).

[3]   Hooker J. N., Laubach S. E., Gomez L., Marrett R., Eichhubl P. Diaz-Tushman K., Pinzon E.; 2011; “Fracture size, frequency and strain in the Cambrian Eriboll Formation sandstones”, NW Scotland. Scott. J. Geol. 47(1), 45-56.

[4]   Barbier M., Hamon Y., Callot J., Floquet M., Daniel J.; 2012; “Sedimentary and diagenetic controls on the multiscale fracturing pattern of a carbonate reservoir: the Madison Formation (Sheep Mountain, Wyoming, USA)”. Mar. Petrol. Geol. 29, 50-67.

[5]   Inigo J. F., Laubach S. E., Hooker J. N.; 2012; “Fracture abundance and patterns in the Subandean fold and thrust belt, Devonian Huamampampa Formation petroleum reservoirs and outcrops”, Argentina and Bolivia. Mar. Petrol. Geol. 35, 201-218.

[6]   Voyat I., Roncella R., Forlani G., Ferrero A. M.; “Advanced techniques for geo structural surveys in modelling fractured rock masses: application to two Alpine sites”. American Rock Mechanics Association, The 41st U.S. Symposium on Rock Mechanics, Golden, Colorado, 97-108.

[7]   Strouth A. Eberhardt E.; 2006; “The use of LiDAR to overcome rock slope hazard data collection challenges at Afternoon Creek, Washington”. American Rock Mechanics Association, The 41st U.S. Symposium on Rock Mechanics, Golden, Colorado, 109-120.

[8]   Sturzenegger M., Stead D.; 2009; “Close-range terrestrial digital photogrammetry and terrestrial laser scanning for discontinuity characterization on rock cuts”, Engineering Geology, 106(3-4), 163-182.

[9]   Bliss A., Hudyma N., Brown S., Oglesby J., Harris A.; 2017; “Qualitative assessment of surface roughness of limestone specimens from the orientation of unwrapped triangulated point clouds”, Proceedings of the SoutheastCon 2017, 1-5.

[10]  Tannant D. D.; 2015; “Review of photogrammetry- based techniques for characterization and Hazard assessment of rock faces”, International Journal of Geohazards and Environment, 1(2), 76-87.

[11]  Slaker B. A., Mohamed K. M.; 2017; “A practical application of photogrammetry to performing rib characterization measurements in an underground coal mine using a DSLR camera”. International Journal of Mining Science and Technology, 27(1), 83-90.

[12]  Tonon F., Kottenstette J. T.; 2006; “Summary Paper on the Morrison Field Exercise”. American Rock Mechanics Association, The 41st U.S. Symposium on Rock Mechanics, Golden, Colorado, 77-96.

[13]  Poropat, G. V.; 2006; “Remote 3D mapping of rock mass structure: laser and photogrammetric methods for rock face characterization”, The 41st U.S. Symposium on Rock Mechanics, Golden, Colorado, 63-76.

[14]  Haneberg W. C.; 2008; “Using close range terrestrial digital photogrammetry for 3-D rock slope modeling and discontinuity mapping in the United States”. Bull. Eng. Geol. Environ., 67, 457-469.

[15]  Firpo G., Salvini R., Francioni M., Ranjith P. G.; 2011; “Use of digital terrestrial photogrammetry in rocky slope stability analysis by Distinct Elements Numerical Methods”. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences, 48, 1045-1054.

[16]  Kim D. H., Gratchev I., Balasubramaniam A.; 2014; “A Photogrammetric approach for stability analysis of weathered rock slopes”. Geotechnical and Geological Engineering, 33(3), 443-454.

[17]  Bonilla - Sierra V., Donzé F. V., Scholtès L., Elmouttie M. K.; 2015; “The use of photogrammetry and 3D Discrete Element Models to better assess Rock Slope Stability”. Acta Geotechnica, 10(4), 497-511.

[18]  Kim B. H., Cai M., Kaiser P. K., Yang H. S.; 2007; “Estimation of Block Sizes for Rock Masses with Non-persistent Joints”. Rock Mechanics and Rock Engineering, 40(2), 169-192.

[19]  ADAM Technology; 2010; 3DM Analyst Mine Mapping Suite 2.3.4 User’s Manual.

[20]  Golder Associates; 2013; Manual of FracMan Software, version 7.4.

[21]  Palmstrom A; 1996; “Characterizing rock mass by the RMi for use in practical rock engineering”; Part 1: The development of the Rock Mass index (RMi). Journal of Tunnelling and Underground Space Technology, 11(2), 175-188.

[22]  Hoek E., Carter T.G., Diederichs M.S.; 2013; “Quantification of the geological strength index chart”. American Rock Mechanics Association, the 47th US Rock Mechanics / Geomechanics Symposium, San Francisco, CA, USA.

[23]  Mineral and Industrial Co. Golgohar, 2017. Geotechnical Studies Report (In Persian).