ارائه رویکرد ترکیبی تعیین تراز گذار از معدنکاری روباز به زیرزمینی

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی معدن، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس

2 مدیر گروه استخراج معدن دانشگاه تربیت مدرس

3 دانشگاه صنعتی ارومیه

چکیده

یکی از تصمیمات کلیدی در خصوص کانسارهایی که قابلیت استخراج ترکیبی به هر دو روش روباز و زیرزمینی را دارا باشند، تعیین تراز گذار معدنکاری روباز به زیرزمینی است. حد گذار ترازیست که در پایین‌تر از آن، استخراج به روش زیرزمینی و در بالای آن استخراج به روش روباز، از جنبه‌های فنی و اقتصادی در اولویت است. سهولت، کاربردی بودن روش اجرا و سرعت دستیابی به جواب قابل قبول جزو الزامات مراحل اولیه مطالعات معدن از جمله تعیین حد گذار معدنکاری محسوب میشوند. در این تحقیق، روشی کاربردی مبتنی بر ترکیب دو رویکرد الگوریتم لرچ و گروسمن و روش نسبت باطله برداری تعادلی (ESR) روباز و زیرزمینی، برای تعیین حد گذار ارائه شده است. بر اساس الگوریتم پیشنهادی، نخست می‌بایست پیت‌های لانه‌ای و پیت‌های توسعه ای با هدف بیشینه سازی تابع هدف ارزش خالص فعلی (NPV) ایجاد شده و سپس نسبت باطله‌برداری حاشیه‌ای (ISR) هر یک از این پیت‌های بهینه بدست آمده محاسبه گردد. با توجه به روش(‌های) معدنکاری زیرزمینی جایگزین، نسبت باطله برداری تعادلی (ESR) محاسبه و در نهایت تراز گذار با مقایسه نسبت باطله‌برداری حاشیه‌ای (ISR) هر یک از این پیت‌های بهینه با نسبت باطله برداری تعادلی (ESR) تعیین می‌شود‌. در تحقیق حاضر، از این رویکرد برای تعیین تراز گذار در یک کانسار واقعی سنگ آهن استفاده شده است. برای اعتبارسنجی تراز گذار پیشنهادی روش ارائه شده، از برآورد و مقایسه ارزش خالص فعلی تراز گذار استفاده شده است. مقایسه ارزش خالص فعلی تجمعی بدست آمده از معدنکاری ترکیبی در پایین‌تر از پیت و تراز گذار بدست آمده با روش پیشنهادی، نشان دهنده افزایش بطور میانگین، 23 درصدی در ارزش خالص فعلی کلی معدنکاری نسبت به حالت تداوم معدنکاری به روش روباز می‌باشد که مؤید قابلیت روش در تعیین تراز گذار است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

An integrated approach to determine the transition limit from open pit to underground mining

نویسندگان [English]

  • Mojtaba Hosseinpour 1
  • Ahmad Reza Sayadi 2
  • Ezzeddin Bakhtavar 3
1 Ph.D Student, Mining Eng., Faculty of Eng., Tarbiat Modares University
2 Head of Mine Exploitation of Mining Dept. Tarbiat Modares University
3 Assistant Professor, Faculty of Mining and Materials Eng. Urmia University of Technology
چکیده [English]

Determining the transition limit from the open pit mining to an underground mining method is one of the key decisions where there is the possibility to mine using both open pit and underground mining methods. Transition level is a depth where open pit mining is the best choice above this depth and underground mining is prioritized below it regarding the technical and economic aspects. In the early-stage mine planning studies, including the determination of transition limit, simplicity, practicality, and quickness of decision making are of the requirements, while achieving the acceptable answers is regarded. In this research, a practical approach based on combining Lerchs and Grossman algorithm and the Equilibrium Stripping Ratio (ESR) method is proposed to determine the transition limit. For this purpose, firstly nested and developing pits are generated with the objective of maximizing the net present value (NPV), then the Incremental Stripping Ratios (ISR) of each of these optimal developing pits are calculated. According to the alternative underground mining method(s), the ESR is calculated and finally, the transition limit will be determined comparing the ISR of these developing pits and the calculated ESR. In the present research, this approach is applied to determine the transition level in an iron ore deposit. To verify the determined transition limit, calculating the cumulative net present value shows that mining by underground method below the determined transition level can increase the NPV by 23% compared to continuing open pit mining.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Transition limit
  • Net Present Value (NPV)
  • Equilibrium Stripping Ratio (ESR)
  • Incremental Stripping Ratio (ISR)
  • Underground Mining
منابع
1. Bakhtavar, E., Shahriar, K. and Oraee, K., (2009). "Mining method selection and optimization of transition from open pit to underground in combined mining'', Journal of Archives of Mining Sciences, 54 (3), pp. 481-493.
2. Fuentes, S. Caceres, J. (2004). "Block/panel caving pressing final open pit limit", CIM Bulletin, 97(1082), pp.1-3.
3. Chen, J., Guo, D., Li, J. (2003). "Optimization principle of combined surface and underground mining and its applications", Journal of Central South University of Technology, 10 (3), pp. 222-225.
4. Calder, K., Townsend, P. and Russell, F. (2000) "The Palabora underground mine project", in Proceedings of the MassMin 2000 Conference, pp. 219–225.
5. Brannon, C., Casten, T. and Johnson, M. (2004). "Design of the Grasberg block cave mine", in Proceedings of the Massmin 2004 Conference, pp. 623–628.
6. Hersant, D. (2004). "Mine design of the argyle underground project", Proceedings MassMin 2004, Santiago, (Ed: Karzulovic, A. and Alfaro, M.), pp. 610–615.
7. Flores, G. (2004). "Geotechnical challenges of the transition from open pit to underground mining at Chuquicamata Mine", Proceedings MassMin 2004, Santiago, (Ed: Karzulovic, A. and Alfaro, M.), pp. 591-601.
8. Opoku, S and Musingwini, C. (2012). "Modelling geological uncertainty for open-pit to underground transition in gold mines", Proceedings of MPES 2012, pp. 503-512.
9. Newman A. M., Yano C. A. & Rubio E. (2013). "Mining above and below ground: timing the transition", IIE Transactions, 45(8), pp. 865-882.
» مهندسی معدن « ارایه رویکرد ترکیبی تعیین تراز گذار از استخراج روباز به زیرزمینی نشریه علمی پژوهشی
113
10. Arancibia, E., Flores, G. (2004). "Design for underground mining at Chuquicamata ore body – Scoping Engineering Stage". In: Karzulovic, A., Alfaro, M.A. (eds.) Proceedings of Mass Mining Conference, Santiago, Chile, August 22-25, pp. 603-609.
11. Rashidi-Nejad F., Suorineni F. T., Asi B., (2014). "Open pit or block caving? A numerical ranking method for selection", The Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 2014 SOMP Annual Meeting,Vol 1, pp. 183-199.
12. Stacey, T. R. and Terbrugge, P. J. (2000). "Open pit to underground–transition and interaction", Proceedings MassMin 2000, Brisbane, (Ed: G Chitombo), Australasian Institute of Mining and Metallurgy: Melbourne, pp.97-104.
13. Fuentes S. (2004). "Going to an underground (UG) mining method", Proceedings MassMin 2004, Santiago, (Ed: Karzulovic, A. and Alfaro, M.), pp.22–25.
14. Opoku, S and Musingwini, C. (2013). "Stochastic modelling of open pit to underground transition interface for gold mines", International Journal of Mining, Reclamation and Environment, 27(6), pp. 404-424.
15. Soderberg, A., Rausch, D.O. (1968). "Surface Mining (Section 4.1)", Edited by Pfleider E. P., AIME Publisher, New York, pp. 142-143.
16. Nilsson, D. S., (1992). "Surface Vs. Underground Methods". SME Mining Engineering Handbook (Section 23.2), Hartman, H.L., pp. 2058-2068.
17. Nilsson, D. S., (1997). "Optimal final pit depth: once again" (technical paper), International Journal of Mining Engineering, pp.71-72.
18. Camus, J. P., (1992). "Open pit optimization considering an underground alternative", Proceeding of 23th Int.APCOM Symposium, pp. 435-441.
19. Tulp, T., (1998). "Open pit to underground mining", Proceeding of Mine Planning and Equipment Selection (MPES) Symposium, Balkema, Rotterdam, pp. 9-12.
20. Chen, J., Li, J., Luo, Z., and Guo, D. (2001).
"Development and application of optimum open-pit software for the combined mining of surface and underground", Proceeding of CAMI Symposium, pp. 303-306 .
21. Bakhtavar, E., Shahriar, K. and Oraee, K., (2008). "An approach towards ascertaining open-pit to underground transition depth", Journal of Applied Sciences, 8 (23): pp. 4445-4449.
22. Bakhtavar, E., Shahriar, K. and Mirhassani, A., (2012). "Optimization of the transition from open-pit to undergroundoperation in combined mining using (0 - 1) integer programming", The Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 112 (12), pp. 1059–1064.
23. MacNeil J. and Dimitrakopoulos R. (2014). "Stochastic optimization formulation for determining open pit to underground mining transition depth", Orebody Modeling and Strategic Mine Planning Symposium 2014, pp. 363–368.
24. Dagdelen K., Traore, I. (2014). "Open pit transition depth determination through global analysis of open pit and underground mine production scheduling'', Proceedings Orebody Modelling and Strategic Mine Planning Symposium 2014, pp. 195–200 .
25. Whittle D., Brazil M., Grossman P. A., Rubinstein J. H., Thomas D. A. (2015). "Determining the open pit to underground transition: A proposed new method"; Available at: http://lib-arxiv-008.serverfarm.cornell.edu/abs/1509.05129
26. Chung, J.; Topal, E. Y Ghosh, A.K. (2016). "Where to make the transition from open-pit to underground? Using integer programming", Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 116(8), pp.801-808.
27. Bakhtavar E., Abdollahisharif J., and Aminzadeh A. (2017). "A stochastic mathematical model for determination of transition time in the non-simultaneous case of surface and underground mining", The Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 117(12), pp.1145-1153.
28. Whittle D., Brazil M., Grossman P. A., Rubinstein J. H. and Thomas D. A. (2018). "Combined optimisation of an open-pit mine
» مهندسی معدن « مجتبی حسین پور، احمدرضا صیادی، عزالدین بخت آور نشریه علمی پژوهشی
111
outline and the transition depth to underground mining", European Journal of Operational Research, 268(2), pp. 624-634.
29. King B., Goycoolea M., Newman A., (2017). "Optimizing the open pit-to-underground mining transition", European Journal of Operational Research, 257(1), pp. 297-309.
30. Flores G., Catalan A., (2019). "A transition from a large open pit into a novel “macroblock variant” block caving geometry at Chuquicamata mine, Codelco Chile", Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 11(3), PP. 549-561.
.31 ؛ مالکی القلندیس، اصغر؛ صابری، محمدمهدی؛ 1311
تعیین حد استخراج روباز زیر زمینی کانسار مس - «
اولین کنفرانس معادن روباز ایران، کرمان. ،» چهار گنبد
.32 صیادی، احمدرضا؛ شهریار، کوروش؛کریمی نسب، سعید؛
تعیین حد روباز - « ؛ صمیمی نمین، فرهاد؛ 1313
زیرزمینی بر اساس بیشینه سازی ارزش خالص
کنفرانس مهندسی معدن ایران، تهران. ،» فعلی
.33 توسعه « ؛ یاوری، مهدی؛کیومرثی، محمدرضا؛ 1313
- ،» نرم افزار به منظور تعیین حد روباز زیرزمینی
کنفرانس مهندسی معدن ایران، تهران.
.31 تعیین حد « ؛ سعدینی، ابراهیم؛ یاوری، مهدی؛ 1316
- روباز زیرزمینی معدن سنگ آهن شماره 9
پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تهران، ،» گل گهر
تهران.
.35 اسدی امرئی، مقداد؛ عطائی، محمد؛ خالوکاکائی، رضا؛
تعیین حد بهینۀ معدنکاری روباز - « ؛1316
پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی ،» زیرزمینی
شاهرود، شاهرود.
.36 ارایه مدلی « ؛ بخت آور، عزالدین؛ شهریار، کورش؛ 1331
برای بهینه سازی عمق تغییر روش استخراج از روباز
رساله دکتری، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، ،» به زیرزمینی
تهران.
.37 فتح آبادی، ساناز؛ عطائی، محمد؛ سرشکی، فرهنگ؛
تعیین حد روباز زیرزمینی معدن سنگ - « ؛1331
پایان نامه ،» آهن چاه گز و ارزیابی عدم قطعیت آن
کارشناسی ارشد، دانشگاه صنعتی شاهرود، شاهرود.
.31 امین زاده، بوکانی؛ عبدالهی شریف، جعفر؛ بخت آور،
بهینه سازی تغییر روش از روباز به « ؛ عزالدین؛ 1333
زیرزمینی با استفاده از مدلسازی کامپیوتری و
پایان نامه کارشناسی ،» تکنیک های تحقیق در عملیات
ارشد، دانشگاه صنعتی ارومیه، ارومیه.
39. Lerchs, H. and Grossmann, I. F. (1965). "Optimum Design of Open-Pit Mines", Transactions, Canadian Institute of Mining and Metallurgy, Vol. LXVIII, pp. 17–24.