مطالعات آزمایشگاهی به منظور بررسی امکان پذیری استخراج بلوک های سنگ ساختمانی بدون کف بری، مطالعه موردی: معدن تراورتن حاجی آباد محلات

نویسندگان

1 استادیار گروه مهندسی معدن، دانشکده مهندسی علوم‌زمین، دانشگاه صنعتی اراک، اراک، ایران

2 دانشجوی کارشناسی مهندسی معدن، دانشکده مهندسی علوم‌زمین، دانشگاه صنعتی اراک، اراک، ایران

چکیده

عدم­نیاز به برش کف (کف­بری) در استخراج بلوک­های سنگ­ساختمانی به­منظور صرفه­جویی در هزینه­های عملیات استخراج و کاهش زمان انجام عملیات، هدف اصلی پژوهش حاضر است. با استفاده از روش­هایی همانند حفر چال­های موازی شامل روش­های استخراج با پارس­و­گوه، استفاده از مواد شیمیایی منبسط­شونده و چال­های موازی همپوش می­توان به برش اولیه سنگ پرداخت و بلوک را بدون نیاز به کف­بری از سینه­کار جداسازی نمود. البته در این روش­ها همواره محدودیت­های ارتفاع و ضخامت (عرض) بلوک و سرعت­عمل پایین وجود دارد. بنابراین مطالعات آزمایشگاهی به­منظور دست­یابی به هدف، بطور ویژه در روش استخراج با سیم­برش الماسه در معدن تراورتن حاجی­آباد محلات واقع در استان مرکزی به­عنوان مطالعه موردی انجام شد. در برخی مناطق این معدن بویژه منطقه 14 در زیر لایه تراورتن، لایه­ای از جنس شیل (رس) وجود دارد. در فرآیند آزمایش، برای شبیه­سازی واقعیت در عمل، ابتدا بر روی نمونه­ها در آزمایشگاه دو برش قائم عمودبرهم (با زاویه نود درجه نسبت به یکدیگر) ایجاد شد. سپس به­کمک قطعه فولادی گوه­ای­شکل با انتهای صفحه­ای بر شکاف نمونه­های سنگ نیروی قائم اعمال گردید. نتایج پژوهش حاضر به­کمک مطالعات آزمایشگاهی بر روی چهار نمونه سنگی تراورتن حاجی­آباد محلات دارای لایه­بندی طبیعی و ظریف نشان داد که با اعمال نیروی قائم بر شکاف نمونه­ها و بدون کف­بری، در سطوح ضعف مکانیکی سنگ سطوح شکست صاف و مسطح ایجاد شد. این یافته نشان­دهنده امکان­پذیری استخراج معادن سنگ­ساختمانی تراورتن دارای لایه­بندی و ارتفاع زیاد، با روش استخراج سیم­برش الماسه بدون نیاز به کف­بری است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Experimental studies to investigate the feasibility of building stone blocks quarry without floor cutting, case study: Mahallat, Hajiabad travertine mine

نویسندگان [English]

  • R. Ahmadi 1
  • S. Abbasi 2
1 Assist. Prof., Dept. of Mining Engineering, Arak University of Technology, Arak, Iran
2 B. Sc., Dept. of Mining Engineering, Arak University of Technology, Arak, Iran
چکیده [English]

The main purpose of the present research, is not to cut the floor of stone block in quarrying dimensional stones in order to save the costs of the quarry operation and reduce the operation time. By using methods such as drilling parallel drill holes, containing quarry with feathers and wedge, use of expansion chemical materials and overlapping parallel drill holes methods, initial cutting the stone as well as separating it from the mountain without need to cut the floor is possible. Of course, in these methods, there are always limitations on the height and thickness (width) of the block and the speed of operation is low. Therefore, to achieve the goal, experimental studies were carried out, especially in the quarry method with diamond cutting wire in Mahallat, Hajiabad travertine mine located in Markazi province as a case study. In some zones of this mine, especially zone 14, there is a layer of shale under the travertine layer. In the experiment process, to simulate the reality in practice, first, two perpendicular vertical cuts (with a ninety degrees angle to each other) were created on the samples in the laboratory. Then, using a wedge-shaped steel piece with a flat end, a vertical force was applied into the crack of the stone samples. The results of the present research through experimental studies on four travertine stone samples of Mahallat Hajiabad with natural and fine layering, showed that by applying vertical force into the cracks of the samples without any floor cutting, smooth and flat fracture surfaces were created in the mechanically weak surfaces of the stone. This finding reveals the possibility of quarrying travertine building stone mines with layering and high height, by diamond wire cutting quarry method without the need for floor cutting.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Building stone
  • Diamond cutting wire
  • Floor cutting
  • Experimental studies
  • Mahallat Hajiabad travertine
Ahmadi, R (2008) Strategies to improve the technology of stone production in order to increase the quota of processed stone exports in Markazi province, Report of research project, Management and Trade Organization of Markazi province, 150 p (in Persian).
Ahmadi, R (2017a) Strategies to improve the production chain of building stone industry in Iran- case study: Mahallat travertine stone industry, Journal of Mineral Resources Engineering, 1(2): 47-60. 10.30479/JMRE.2017.1006 (in Persian).
Ahmadi, R (2017b) Effective advertisement on marketing to enhance export in stone industry, Journal of Mineral Resources Engineering, 2(2): 53-67. 10.30479/JMRE.2017.1138 (in Persian).
Ahmadi, R (2018) Application of Ground-Penetrating Radar (GPR) method to evaluate and control the quality of dimension stone blocks, Journal of Engineering Geology, 12(1): 1-26. 10.18869/acadpub.jeg.12.1.1 (in Persian).
Ahmadi, R (2022) Position, performance and comparison of types of expansive powders used for quarrying, 10th Iranian Mining Engineering Conference, University of Sistan and Bluchestan, Zahedan (in Persian).
Arosio, D., Munda, S., Zanzi, L (2012) Quality control of stone blocks during quarrying activities, 14th International Conference on Ground Penetrating Radar (GPR), Shanghai, China.
Arshadnejad, S., Goshtasbi, K., Aghazadeh, J (2011) A model to determine hole spacing in the rock fracture process by non-explosive expansion material: A case study from Iran, International Journal of Minerals, Metallurgy and Materials, 18(5): 509-514. 10.1007/s12613-011-0470-5.
Ataei, M (2008) Building stone quarrying, Shahrood University, 286 p. (in Persian).
Fatemi, S. A. A and Parvin, A (2005) Technical and economic investigation to use the diamond cutting wire to quarry granite, 1st Mining Engineering Conference, Tarbiat Modares University (in Persian).
Filgueira, M. and Pinatti, D. G (2005) In Situ diamond wires: diameter determination of the external cutting rope, International Journal of Refractory Metals & Hard Materials, Published by Elsevier Ltd, 23: 85-90. 10.1016/j.ijrmhm.2004.09.004.
https://katrock.ir.
Kadiglu, S (2008) Photographing layer thicknesses and discontinuities in a marble quarry with 3D GPR visualization, Journal of Applied Geophysics, 64: 109-114. 10.1016/j.jappgeo.2008.01.001.
Khodadadi, D (2002) Design of lybid ornamental stone mine with diamond wire method by considering optimum block size, MSc. thesis, Tarbiat Modares University, 129 p. (in Persian).
Manandhar, S., Suetsugu, D., Hara, H., Hayashi, H (2014) Performance of waste quarry by- products as a supplementary recycled subgrade material, 9th International Symposium on Lowland Technology, Saga, Japan.
Marbelli, B (editor) (2004) Marmomachin Associzione Italiana Marmomachin Directory for Promotion of Marbles, Granites, Travertines, or Stone & their Relative Technology Made in Italy.
Porsani, J. L., Sauck, W. A., Junior, A. O. S (2006) GPR for mapping fractures and as a guide for the extraction of ornamental granite from a quarry: A case study from southern Brazil, Journal of Applied Geophysics, 58(3): 177–187. 10.1016/j.jappgeo.2005.05.010.