نشریه علمی-پژوهشی مکانیک سنگ

نشریه علمی-پژوهشی مکانیک سنگ

ارزیابی جامع پایداری شیب در معدن روباز طلای آقدره (تکاب) با رویکرد تلفیقی تجربی، سینماتیکی و تعادل حدی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده
گروه مهندسی معدن، دانشکده فنی و مهندسی، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران
چکیده
طراحی پایدار شیب در معادن روباز، یکی از چالش‌های اساسی در مهندسی معدن است که تأثیر مستقیمی بر ایمنی، بهره‌وری و اقتصاد پروژه دارد. هدف این پژوهش، ارزیابی جامع پایداری دیواره‌های پیت در معدن طلای آقدره (تکاب) با استفاده از ترکیب روش‌های تجربی، سینماتیکی و تعادل حدی است. مطالعه بر روی سه پیت اصلی (شماره‌های ۱، ۲ و ۶) و پنج لاین (دیواره) کلیدی انجام شد. ابتدا، ۲۵۹ سری ناپیوستگی برداشت و ۵۰ نمونه مغزه تحت آزمون‌های استاندارد مکانیک سنگ (شامل مقاومت فشاری تک‌محوری و سه‌محوری، برش مستقیم، سرعت موج و خواص فیزیکی) قرار گرفتند. سپس پایداری با سه دسته روش ارزیابی شد: (۱) روش‌های تجربی (RMR، MRMR، SMR و GSI)، (۲) تحلیل سینماتیکی (بررسی گسیختگی‌های صفحه‌ای، گوه‌ای و واژگونی) و (۳) تحلیل تعادل حدی در حالت‌های استاتیکی و شبه‌استاتیکی (با شتاب افقی 0.16g). طبقه‌بندی‌های تجربی نشان داد کیفیت توده‌سنگ در رده "خوب" تا "متوسط تا خوب" قرار دارد (RMR=61-65، MRMR=50-53، SMR=71-75، GSI=50-65). تحلیل سینماتیکی مشخص کرد پتانسیل گسیختگی گوه‌ای بیشتر از دو مود دیگر است و با افزایش شیب تک‌پله از ۴۰ به ۷۰ درجه، احتمال وقوع هر سه نوع گسیختگی ساختاری افزایش می‌یابد. تحلیل تعادل حدی نشان داد تمامی لاین‌ها در هر دو حالت استاتیک و شبه‌استاتیک دارای فاکتور ایمنی بالاتر از حد قابل قبول بوده و در شرایط پایدار قرار دارند (حداقل FOS =1.56 برای لاین ۴ در حالت شبه‌استاتیک). طراحی هندسی فعلی دیواره‌های پیت معدن آقدره از نظر پایداری در شرایط استاتیکی و لرزه‌ای (با شتاب 0.16g) ایمن است. رویکرد تلفیقی به‌کاررفته، قابلیت بالایی در اعتمادسازی به نتایج دارد. استقرار سیستم پایش (مانیتورینگ) و به‌روزرسانی تحلیل‌ها با شروع عملیات استخراج توصیه می‌شود.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

[1] Hoek, E., & Bray, J. W. (1981). Rock Slope Engineering. Institution of Mining and Metallurgy, London.
[2] Read, J., & Stacey, P. (2010). Guidelines for Open Pit Slope Design. CSIRO Publishing.
[3] Eberhardt, E. (2024). Towards Mine Closure: Assessing the Long-Term Stability of Open Pit Mine Slopes. 58th U.S. Rock Mechanics/Geomechanics Symposium, ARMA-2024-1234.
[4] Wyllie, D. C., & Mah, C. W. (2004). Rock Slope Engineering: Civil and Mining (4th ed.). Spon Press, London.
[5] Goodman, R. E. (1989). Introduction to Rock Mechanics. Wiley.
]6[ نقی­پور الف، دهقان ع ن، آهنگری ک (1399). ارزیابی پارامترهای هندسی موثر بر طراحی شیب بهینه دیواره نهایی معدن طلا-مس شادان.‎ نشریه علمی- پژوهشی مهندسی معدن، دوره 15 ، شماره 48 ، پاییز 99 ، صفحه 44-21
]7[ فدایی پ،  دهقان ع ن ، آهنگری ک (1400). مدل‌سازی سه‌بعدی به روش تفاضل محدود برای تعیین اثر پارامترهای هندسی و ژئومکانیکی توده‌سنگ بر پایداری شیب دیواره نهایی معدن طلا-مس شادان. نشریه علمی-پژوهشی مکانیک سنگ ایران، دوره 5، شماره 1، بهار 1400، صفحه 81-67
[8] Chen, Q., Yang, Y. C., Zhu, Q. Y., Li, H. B., Yang, X. G., & Zhou, J. W. (2025). Three-dimensional jointed rock slope stability analysis using integrated block theory and DFN-DEM modeling. Computers and Geotechnics, 188, 107549.
[9] Meng, J., et al. (2024). Editorial for advances in slope deformation and failure analysis methods. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 16(3), 745-748.
[10] Bieniawski, Z. T. (1989). Engineering Rock Mass Classifications. John Wiley & Sons, New York.
[11] Laubscher, D. H. (1990). A geomechanics classification system for the rating of rock mass in mine design. Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 90(10), 257-273.
[12] Romana, M. (1985). New adjustment ratings for application of Bieniawski classification to slopes. International Symposium on the Role of Rock Mechanics in Excavations for Mining and Civil Works, 49-53.
[13] Hoek, E., & Brown, E. T. (1997). Practical estimates of rock mass strength. International journal of rock mechanics and mining sciences, 34(8), 1165-1186.
[14] (2024). Q-Slope: Rock Slope Engineering 10 Years on. Rock Mechanics and Rock Engineering, 57(8), 5891-5912.
[15] Atkinson, L. C. (2000). The role and mitigation of groundwater in slope stability. Slope Stability in Surface Mining, 427-434.
[16] Torabi-Kaveh, M., Mehrnahad, H., Mohammadi, S., & Moosavizadeh, S. M. A. (2023). Application of kinematic and distinct element methods to investigate instability mechanism of rock slopes containing weak and hard layers. Modeling Earth Systems and Environment, 9(2), 2757-2770.
[17] Hoek, E., Carranza-Torres, C., & Corkum, B. (2002). Hoek-Brown failure criterion-2002 edition. Proceedings of NARMS-Tac, 1, 267-273.
[18] Hoek, E., & Karzulovic, A. (2000). Rock mass properties for surface mines. Slope Stability in Surface Mining, 59-70.
[19] Sun, Z., Wang, B., Li, Y., Xu, J., & Ji, J. (2023). 3D limit analysis of rock slopes based on equivalent linear failure criterion with tension cut-off. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 15(12), 3118-3130.
[21] Dehghan, A. N., & Khodaei, M. (2022). Stability analysis and optimal design of ultimate slope of an open pit mine: a case study. Geotechnical and Geological Engineering, 40(4), 1789-1808.
[22] Dehghan, A. N., & Yazdi, A. (2023). A geomechanical investigation for optimizing the ultimate slope design of shadan open pit mine, Iran. Indian Geotechnical Journal, 53(4), 859-873.
[23] Hu, S., Li, L., Zhao, L., Zuo, S., & Huang, D. (2023). Strength reduction strategy for rock slope stability using the variation principle based on the Hoek–Brown failure criterion. Bulletin of Engineering Geology and the Environment, 82(8), 297.
[24] Li, H., Gao, J., Wang, Q., & Zhang, H. (2026). Multi-factor coupling analysis of the stability of coal geological slopes in open-pit mines. Journal of Infrastructure Preservation and Resilience, 7(1), 12.
[25] Yadav, A., et al. (2025). Ensemble Machine Learning for Slope Stability Prediction. Rock Mechanics and Rock Engineering, 58(2), 1123-1145.
[26] Arif, A., Zhang, C., Sajib, M. H., Uddin, M. N., Habibullah, M., Feng, R., ... & Zhang, Y. (2025). Rock slope stability prediction: a review of machine learning techniques. Geotechnical and Geological Engineering, 43(3), 124.
]27[ شرکت پویا زرکان آقدره (۱۴۰۳). گزارش زمین‌شناسی محدوده معدن طلای آقدره.
[28] Daliran, F. (2008). The carbonate rock-hosted epithermal gold deposit of Agh-Darreh, Takab, NW Iran. Mineralium Deposita, 43(4), 383-404.
[29] Mehrabi, B., et al. (1999). Mineralogy, geochemistry and fluid inclusion studies of the Agh-Darreh gold deposit, Takab, NW Iran. Journal of Geochemical Exploration, 66(3), 409-423.
[30] Daeijavad, H.A., Asadi, H.H., & Mokhtari, A.R. (2020). Identification and application of a Carlin-type gold mineral system for exploration targeting in the Takab geothermal basin, NW Iran. Ore Geology Reviews, 121, 103494. doi:10.1016/j.oregeorev.2020.103494
[31] Rocscience Inc. (2019). Dips Ver 7.0. Toronto, Ontario, Canada.
[32] SRK Consulting. (2018). Slope Stability Report for Gold Mine Project. Internal Report.
[33] Holt, D., et al. (2020). Slope stability assessment in limestone quarries. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 135, 104-116.
[34] Hoek, E., Carter, T. G., & Diederichs, M. S. (2013). Quantification of the geological strength index chart. In 47th US Rock Mechanics/Geomechanics Symposium. American Rock Mechanics Association.