کاهش هزینه ها یکی از مهمترین پارامترهای مورد بررسی در دوران بهره برداری از معادن می باشد. عواملی مانند: میزان باطله برداری، حفاری و انفجار، بارگیری و حمل، تعمیر و نگهداری و هزینه های ناشی از رخ دادن حوادث در معادن می توانند تاثیر قابل توجهی بر میزان سوددهی معدن داشته باشند. یکی از مهم ترین فاکتور هایی که می تواند بر عوامل ذکر شده تاثیر قابل توجهی داشته باشد، دسترسی مطمین و نگهداری بهینه دیواره نهایی معادن با استفاده از عملیات آتشباری کنترل شده می باشد. در این پروژه سعی می گردد با مطالعه، بررسی داده ها و انجام آزمایش های عملی، الگوی مناسبی جهت انجام عملیات آتشباری کنترل شده در معدن سنگ آهن شماره یک گل گهر سیرجان ارایه شود. با توجه به امکانات و تجهیزات معدن شماره یک گل گهر، از دو روش آتشباری پیش شکافی و ضربه گیر جهت انجام عملیات آتشباری کنترل شده، استفاده شده است. در روش پیش شکافی از خرج گذاری منقطع در چال های کنترلی استفاده شده و میزان خرج مصرفی و فاصله داری چال های کنترلی با یکدیگر و همچنین میزان فاصله داری این چال های با چال های ضربه گیر در شرایط خشک و آبدار، مورد بررسی و بهینه سازی قرار گرفته است. در روش ضربه گیر نیز میزان خرج مصرفی در چال های ضربه گیر و فاصله داری و بارسنگ این چال ها در شرایط آبدار مورد بررسی قرار گرفته است. جهت حصول به نتایجی مناسب، تعداد 9 آزمایش انجام گردید که تعداد 3 آزمایش در ارتباط با روش ضربه گیر بوده و 6 آزمایش دیگر نیز در ارتباط با روش پیش شکافی انجام شده است. در هر آزمایش وضعیت خردایش سنگ آهن منطقه ضربه گیر مورد بررسی قرار گرفت. جهت بررسی کمّی نتایج آزمایش های انجام شده در ارتباط با عملیات آتشباری کنترل شده، فاکتور جدیدی به نام فاکتور qcb ارایه شده است. این فاکتور با توجه به 11 پارامتر موثر بر نتایج عملیات آتشباری کنترل شده، قادر است نسبت به نتیجه این عملیات به صورت کاملا منطقی و کمّی قضاوت نماید. نتایج کلیه آزمایش ها با استفاده از این فاکتور مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده در 3 آزمایش بسیار مطلوب ارزیابی شده و هزینه ایجاد هر متر مربع از دیواره ایجاد شده در روش پیش شکافی و در شرایط خشک و آبدار مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به آزمایش های انجام شده، مشخص گردید که استفاده از روش پیش شکافی در دیواره های فاقد گسل می تواند نتایج مطلوبی را به همراه داشته و میزان عقب زدگی بسیار کاهش یابد. همچنین استفاده از روش آتشباری ضربه گیر در دیواره های دارای گسل (در نهایت سطح گسل، دیواره نهایی معدن خواهد شد)، می تواند نتایج بسیار مطلوبی را در معدن شماره یک گل گهر به همراه داشته و میزان عقب زدگی بسیار کاهش یابد.

معدن مس میدوک در 40 کیلومتری شمال شرق شهربابک و 130 کیلومتری شمال غرب معدن مس سرچشمه، در استان کرمان، واقع شده است. پایداری شیب معدن از اهمیت زیادی در طول حیات کاری معدن برخوردار است چراکه ناپایداری شیب ممکن است حتی موجب تعطیلی معدن گردد. شیب معدن میدوک از زمان طراحی اولیه تا کنون، از نظر وضعیت پایداری مورد بررسی قرار نگرفته است. مرحله نخست در تحلیل پایداری شیب، جمع آوری داده های زمین شناسی و ژیوتکنیکی است. داده های زمین شناسی و ژیوتکنیکی اغلب یک فاکتور ناشناخته در طراحی و عملیات معادن روباز محسوب می شود. فقدان اطلاعات مذکور ممکن است ریسکی پرخطر را برای به مخاطره انداختن معدنکاری موجب شود. چنانچه داده ها به شکلی موثر جمع آوری و مورد استفاده قرار گیرد، ریسک شرایط پیش بینی نشده کاهش می یابد و طبیعتا ایمنی و بهره وری افزایش می یابد. در معدن میدوک، داده های ژیوتکنیکی و زمین شناسی با استفاده از بازنمایی سینه کار، نقشه برداری scanline، چال های اکتشافی و آزمایش های آزمایشگاهی بدست آمده است. ناپیوستگی ها می توانند نقش مهمی در پایداری شیب داشته باشند. در رابطه با فعالیت های تکتونیکی در منطقه، دو دسته درزه اصلی، در معدن میدوک شناسایی شد. شناسایی حالت های ناپایداری در معدن میدوک نشان می دهد که درزه های اصلی معدن پتانسیل ریزش نخواهند داشت و هیچ سطح لغزشی به طور مستقیم بر روی صفحات درز سنگی ایجاد نخواهد شد، از این رو محیط معدن به صورت یک محیط پیوسته معادل برای تحلیل پایداری در نظر گرفته شد. تحلیل پایداری شیب نهایی معدن میدوک با استفاده از مدلسازی عددی انجام گرفت. صحت پیش بینی های با استفاده از مدلسازی عددی مستقیما با تغییر پذیری شرایط زمین شناسی و ژیوتکنیکی محدود می شود که لزوم اعتبارسنجی دقیق مدل را می طلبد. در این پروژه از داده های حاصل از جابجایی ایستگاه های نقشه برداری برای اعتبارسنجی پیش بینی های حاصل از مدلسازی عددی استفاده می شود. تحلیل پایداری شیب، با استفاده از نرم افزار flac، نشان داد که شیب نهایی معدن روباز میدوک تحت شرایط زمین شناسی و ژیوتکنیکی موجود پایدار است. در این راستا مشخص شد که یک سیستم زهکشی مناسب برای اطمینان از وضعیت پایداری شیب های معدن ضروری می باشد.

تشکیل زهاب اسیدی معدنی و آلوده کننده های همراه با آن یکی از بزرگترین مشکلات محیط زیستی به شمار می رود. زهاب اسیدی عمدتا تابعی از کانی شناسی سنگها و در دسترس بودن آب و اکسیژن است. به دلیل تأثیر کانی شناسی و فاکتورهای دیگر بر روی پتانسیل تشکیل اسید، مقدار و ترکیب شیمیایی آن از یک محل به محل دیگر بسیار متغیر است. عملیات استخراج و فرآوری با افزایش سطح تماس کانیهای سولفیدی و نرخ واکنشهای اکسیداسیون، تولید زهاب اسیدی را سبب می شود. کاهش ph شرایط را برای انحلال و مهاجرت فلزات سنگین و مضر فراهم می کند با توجه به پرهزینه ومشکل بودن خنثی سازی زهاب اسیدی ، پیش بینی امکان تولید زهاب اسیدی بسیار حائز اهمیت است. جهت پیش بینی قابلیت تولید زهاب اسیدی از آزمایشهای استاتیکی و سینتیکی استفاده می شود. لازم بذکر است که در بسیاری از موارد در کنار این آ‍زمایشها از مطالعات کانی شناسی و مدلسازی جهت بررسی و تفسیر نتایج این آزمایشها استفاده میگردد. کانسار مس سرچشمه بزرگترین کانسار مس در ایران است. با توجه به حضور مقادیر قابل توجه کانیهای سولفیدی، مخصوصا پیریت در باطله های فرآیند فلوتاسیون، انجام مطالعات پیش بینی قابلیت تولید زهاب اسیدی در منطقه مذکور انجام گرفت. در این راستا بعد از مطالعات کانی شناسی، آزمایشهای استاتیکی به منظور تخمین ظرفیت تولید و خنثی سازی اسید صورت گرفت. مطابق نتایج آزمایشهای استاتیکی، اکثر باطله ها دارای قابلیت تولید اسید تشخیص داده شدند برای تأیید یا کاهش تردید در طبقه بندی باطله ها، دارای قابلیت تولی اسید تشخیص داده شدند. برای تأیید یا کاهش تردید در طبقه بندی باطله ها تشخیص واکنشهای هوازدگی تعییین نرخ تولید اسید و کیفیت زهاب، آزمایش سیستیکی سلول مرطوب انجام گرفت. در نهایت، با تفسیر نتایج و آنالیز پارامترهای مختلف زهاب حاصل از آزمایش سیستیکی مانند ph، eh هدایت الکتریکی، سختی، غلظت عناصر مختلف محلول مشخص شد که باطله های فلوتاسیون مس سرچشمه مولد زهاب اسیدی هستند.

به خاطر تاثیرات مستقیمی که خردایش سنگ در هزینه های چالزنی و انفجار، و متعاقبا در عملیات بارگیری، باربری و سنگ شکنی دارد، مهمترین جنبه در عملیات حفاری و انفجار معادن روباز در نظر گرفته می شود. خردایش سنگ به عوامل زیادی همچون خواص توده سنگ، زمین شناسی منطقه، شکستگی ها و نقاط ضعف برجای منطقه و نیز پارامترهای انفجار بستگی دارد. با توجه به اینکه تا حال راه حل تئوری کاملی برای پیش بینی خردایش انفجاری ارائه نشده است، مدل های تجربی برای تخمین توزیع خردشدگی انفجاری گسترش یافته اند. در این پروژه، از تکنیک شبیه سازی مونت کارلو و مدل خردایش اصلاح شده کاز- رام جهت پیش بینی توزیع دانه بندی خردایش با در نظر گرفتن خواص توده سنگی، ماده منفجره، و الگوی حفاری استفاده شده است. داده های اولیه از معدن مس سرچشمه جمع آوری و پس از انجام آزمایشهای لازم و نیز تحلیل های آماری در مدل شبیه سازی استفاده شده اند. همچنین برای اعتبارسنجی مدل شبیه سازی ساخته شده از آنالیز تصویری کالیبره شده در معدن مس سرچشمه استفاده شده است. نتایج نشان می دهند که خروجی های مدل شبیه سازی ساخته شده همخوانی مطلوبی با داده های خردایش بدست آمده از آنالیز تصویری دارند. اندازه متوسط خرد شوندگی با استفاده از شبیه سازی مقدار 79/33 سانتی متر و با استفاده از آنالیز تصویری کالیبره شده مقدار 21/34 سانتی متر است. انتظار می رود که استفاده از تکینک شبیه سازی مونت کارلو اطمینان استفاده از مدل های تجربی تخمین خردایش را افزایش دهد. این درک و آگاهی باعث بهبود عملیات حفاری و انفجار و همچنین کاهش هزینه های مربوطه و بهبود جنبه های اقتصادی در معادن روباز خواهد شد.

در این پروژه بررسی نحوه عملکرد مواد منفجره مصرفی در معدن مس سرچشمه، پارامترهای موثر در انفجار و عوارض ناشی از آنها مورد بحث قرار می گیرد. بر این اساس ، مطالعات و کارهای اجرائی در یک طرح زمانی 9 ماهه تنظیم گردید. در فاز مطالعاتی، نخست وضعیت سنگ از نظر جنس آن و نوع آلتراسیون مورد بررسی قرار گرفت . پس ازز این مرحله مواد منفجره صنعتی مورد استفاده در مجتمع مس سرچشمه در چهار مورد خاص به همراه چگونگی عملکرد هر کدام بررسی شد. همچنین طراحی پارامترهای فیزیکی چالها از قبیل burden و spacing به همراه تئوریهای مربوط به چگونگی تاثیر انرژی ماده منفجره، نحوه خردایش و الگوهای مختلف انفجار مورد مطالعه قرار گرفت . وضعیت حفاری و انفجار در معادن بزرگ کشور نیز در این پژوهش بررسی شده است . اما بخش اصلی و عمده پروژه بررسی پارامترهای مختلف انفجار و عوارض مربوط به آن می باشد. این عوارض به ترتیب شامل: خردشدگی، شکستگی های نامطلوب ، پرتاب سنگ ، ارزش زمین و انفجار هواست . عوامل ایجاد این عوارض به همراه میزان اهمیت هر کدام و تجزیه و تحلیل مربوط به چگونگی ایجاد آنها، بدنه اصلی این پروژه را تشکیل می دهد. در انتها نیز نتیجه گیریها و پیشنهادات مربوط به چگونگی استفاده از مواد منفجره و راههای کاهش عوارض سوءناشی از انفجار ارائه گردیده است .

با مطرح شدن طرح توسعه در معدن مس سرچشمه، عمق معدن به 5/862 متر رسیده و کف پیت به اندازه 325 متر پایین تر خواهد رفت، همچنین میزان تولید معدن از 80 هزار تن به 200 هزار تن در روز خواهد رسید. افزایش عمق معدن باعث طولانی تر شدن مسیرهای باربری، و افزایش زمان حمل بار شده و این امر منجر به افزایش زیاد تعداد کامیون خواهد گردید. متوسط فاصله حمل در سال های آخر توسعه به بیش از 6 کیلومتر و متوسط زمان سیکل کامیون، نزدیک به یک ساعت رسیده و با توجه به هزینه های سرمایه گذاری و عملیاتی زیاد کامیون ها(مخصوصا هزینه لاستیک و سوخت)، انتظار می رود که سیستم حمل و نقل در معدن با مشکل روبرو شود. به منظور انتخاب سیستم حمل و نقل مناسب در معدن مس سرچشمه، کلیه سیستم های حمل و نقل در معادن روباز بررسی و با شرایط سرچشمه مقایسه شد. بررسی های انجام شده نشان داد که دو سیستم حمل کامیونی و نواری به عنوان تنها سیستم های قابل استفاده در سرچشمه می باشند. جهت بررسی امکان استفاده از سیستم کامپونی به عنوان تنها سیستم حمل و نقل در معدن، تعداد شاول و کامیون مورد نیاز در طرح توسعه محاسبه شد. آنالیز محاسبات انجام شده نشان داد که از سال های ششم توسعه به بعد، به دلیل اینکه مسافت و زمان حمل کامیون افزایش نسبتا زیادی داشته به طوریکه از اواسط این طرح، فاصله حمل به بیش از 4 کیلومتر رسیده و تعداد کامیون (کامیون 125 تنی) از سال ششم به بعد، از 70 به 136 عدد افزایش خواهد یافت، سیستم کامیونی به تنهایی جوابگوی حمل و نقل در معدن نبوده و مجبور به استفاده از نوار تفاله برای حمل مواد به بیرون پیت خواهیم بود.شاول های با ظرفیت جام 2/9 متر مکعبی و کامیون های 90 تنی برای بارگیری و حمل کانسنگ. و شاول های با ظرفیت جام 3/15 متر مکعبی و کامیون های 150 تنی برای بارگیری و حمل سنگ باطله در این معدن مناسب تشخیص داده شد. بررسی نتایج نشان داد که استفاده از سیستم های حمل نواری به همراه سنگ شکن های داخل پیت در معدن مس سرچشمه مناسب می باشد. پس از تحقیقات به عمل آمده، سیستم حمل نواری به همراه کامیون به عنوان تنها راه حمل و استفاده از سنگ شکن های نیمه متحرک داخل پیت و بکارگیری سیستم گذرگاه و تونل و یا نوار نقاله های پرشیب، در سرچشمه مناسب تشخیص داده شد.

تعیین حد استخراج روباز-زیرزمینی کاواک معدن روباز از اساسی ترین اهدافی است که باید مد نظر قرار گیرد.این پایان نامه به تعیین حد استخراج روباز-زیرزمینی برای کانسار چهارگنبد پرداخته است. منطقه چهارگنبد در جنوب غربی کرمان و شمال شرقی سیرجان واقع شده است. کانی سازی مس در ناحیه معدن عموما در محل تقاطع گسلهای چهارگنبد و مضطر صورت گرفته است. بطورکلی کانی سازی مس بصورت کالکوپیریت همراه با پیریت بصورت رگه ای و رگچه ای می باشد. در مورد کانسار مس چهارگنبد با توجه به گسترش ماده معدنی و محتوی کانسنگ و وجود شرایط مناسب برای معدنکاری زیرزمینی باید حد استخراج روباز-زیرزمینی تعیین شود. برای یافتن جایی که کار استخراج معدن روباز باید قطع شود، گزینه های چهارگانه 1، 2، 3 و 4 که کف آنها بترتیب در افقهای 2357+، 2325+ و 2225+ می باشد، در نظر گرفته شده است. نسبتهای باطله برداری گزینه های فوق به ترتیب (1/20)، (1/16)، (1/24) و (1/28) می باشد. تجزیه و تحلیل هزینه های روش روباز، برای گزینه های چهارگانه نشان داد که هزینه کل استخراج هر تن کانسنگ برای گزینه های 1، 2، 3 و 4 به ترتیب 189270، 163994، 191063 و 5/353032 ریال می باشد. در مورد کانسار مس چهارگنبد که یک کانسار رگه ای پرشیب می باشد باید مقرون به صرفه بودن روش استخراج زیرزمینی مقایسه با روباز بررسی گردد. باتوجه به وضعیت رگه، چاه قائم جهت باز کردن معدن چهار گنبد مناسبترین بازکننده خواهد بود از میان پنج روش معدنکاری زیرزمینی انتخاب شده با استفاده از روش عددی ‏‎ubc‎‏ برای کانسار مس چهارگنبد، روش استخراج انباره ای و کندوآکند مناسبترین روشهای استخراج زیرزمینی می باشد. هزینه های استخراج هر تن کانسنگ به روش انباره ای برای گزینه های 1، 2، 3 و 4 به ترتیب 204887، 199851، 194736 و 190918 ریال می باشد. علیرغم تنوع زیادی که در بین پروژه های معدنی وجود دارد، بیشتر شرکتهای معدنی بزرگ یک نگرش مشترک را برای ارزیابی پروژه ها ترجیح می دهند. واقعی ترین و متداولترین روشها، آنهائی هستند که بر پایه عوامل تنزیلی استوارند که عبارتند از: 1) ارزش فعلی خالص ‏‎‎‏‏‎‎‏‏‎(npv)‎‏، 2) نرخ بازده جریان نقدی تنزیل شده ‏‎(dcf-ror)‎‏. اگر تعدادی پروژه در حال بررسی باشد، استفاده از روش استخراج روباز و زیرزمینی برای کنسانتره تنی 3706000 ریال به ترتیب 14233، 20931، 21096 و 3850 میلیون ریال می باشد. این ارقام مبین آنست که گزینه 3 سودآورترین و مطلوبترین گزینه در بین چهار گزینه انتخابی است.