سفتی پله (bench stiffness in blasting) در آتشکاری چیست؟

تعریف سفتی پله در آتشکاری
در بیشتر عملیات آتشکاری، اولین حرکت قابل مشاهده معمولاً زمانی اتفاق می‌افتد که بخش مرکزی سطح پله (bench face) سریع‌تر از بالای یا پایین بار (burden) به سمت بیرون حرکت می‌کند. این حرکت به شکل یک انحنا یا خمیدگی در مرکز پله ظاهر می‌شود. با این حال، همیشه این نوع انحنا رخ نمی‌دهد. در برخی موارد، به جای انحنای مرکز، بخش بالایی یا پایینی بار به سمت بیرون حرکت می‌کند.

🏷 مکانیزم شکست خمشی (Flexural Failure):
این نوع حرکت تفاضلی باعث ایجاد شکست در بعد سوم می‌شود، که به آن شکست خمشی یا گسیختگی خمشی گفته می‌شود. در این حالت، ستون‌های سنگی ایجادشده توسط ترک‌های شعاعی تحت تأثیر نیرویی عمود بر طول ستون قرار می‌گیرند. این شرایط مشابه بارگذاری یک تیر (beam loading) است و در اینجا مفهوم نسبت سفتی (Stiffness Ratio) اهمیت پیدا می‌کند.

🏷 نسبت سفتی چیست؟
نسبت سفتی، ضخامت تیر را نسبت به طول آن تعریف می‌کند. برای درک بهتر، می‌توان از مثال یک مداد استفاده کرد:
- یک مداد بلند به راحتی با نیروی دست شکسته می‌شود.
- اما شکستن یک مداد کوتاه‌تر با همان قطر و همان نیرو دشوارتر است.

+ به‌طور مشابه، در آتشکاری:
- هنگامی که ارتفاع پله نزدیک به طول بار باشد، شکست بار سخت‌تر می‌شود.
اما وقتی ارتفاع پله چند برابر طول بار باشد، سنگ بار راحت‌تر شکسته می‌شود.

🏷 انواع شکست خمشی در بار:

حالت اول (انحنای مرکز):
- بار در مرکز سریع‌تر از بالا یا پایین خمیده می‌شود.
- تنش کششی (Tensile Stress) در سطح پله و تنش فشاری (Compressive Stress) در نزدیکی خرج ایجاد می‌شود.
- این حالت معمولاً باعث شکست از سطح پله به سمت چال می‌شود و به خردایش مطلوب منجر می‌شود.

حالت دوم (حرکت بیرونی بالا یا پایین بار):
- در این حالت، فشار بر سطح پله و کشش بر دیواره چال‌ها اعمال می‌شود.
- این نوع شکست نامطلوب است و زمانی رخ می‌دهد که ترک‌های بین چال‌ها قبل از شکست بار به هم متصل شوند.
- در این حالت، گازها زودتر از موعد تخلیه می‌شوند، که می‌تواند منجر به مشکلاتی مانند پرتاب سنگ (flyrock) و انفجار هوا (air blast) شود.

🏷 کنترل سفتی پله:

- تنظیم فاصله بین چال‌ها:
فاصله بین چال‌ها باید با توجه به نسبت سفتی تنظیم شود. برای پله‌های کوتاه‌تر نسبت به طول بار، فاصله چال‌ها باید کاهش یابد.

- زمان‌بندی انفجار چال‌ها:
زمانی که انفجار چال‌ها با تأخیر انجام می‌شود، فاصله بین چال‌ها باید کمتر از زمانی باشد که همه چال‌ها به‌طور همزمان منفجر شوند.

- انتخاب الگوی آتشکاری مناسب:
الگوهای آتشکاری و فاصله‌گذاری باید بر اساس نسبت سفتی و ویژگی‌های سنگ طراحی شوند تا از شکست مناسب و جلوگیری از مشکلاتی مانند پرتاب سنگ و گسیختگی نامطلوب اطمینان حاصل شود.

🏷 نتیجه‌گیری:
سفتی پله یک پارامتر کلیدی در طراحی آتشکاری است که بر شکست بار و کیفیت خردایش تأثیر مستقیم دارد. انتخاب صحیح فاصله چال‌ها، زمان‌بندی انفجار و طراحی مناسب الگوهای آتشکاری می‌تواند به کاهش مشکلات عملیاتی و افزایش بهره‌وری در فرآیند استخراج کمک کند.

Reference
U.S. Department of Transportation, «Rock Blasting and Overbreak Control».


✅ @Mining_eng ™