 |
|
การออกแบบหน้าเหมืองให้มีเสถียรภาพ สำหรับเหมืองหาบแบบ Open Pit
|
ตามระเบียบกรมทรัพยากรธรณี ว่าด้วยการจัดทำแผนผังโครงการทำเหมือง และการคำนวณอายุประทานบัตร พ.ศ. 2531 ได้กำหนดให้ผู้ยื่นขอประทานบัตร จัดทำแผนผังโครงการทำเหมืองที่มีความปลอดภัย โดยมีวิศวกรควบคุมตามพระราชบัญญัติวิศวกรรม พ.ศ. 2505 เป็นผู้ลงนามรับรองในการจัดทำแผนผังโครงการ เพื่อให้เจ้าหน้าที่ตรวจสอบต่อไป
ในส่วนของการทำเหมืองซึ่งต้องแสดงรายละเอียดขั้นตอนต่าง ๆ ตั้งแต่การเตรียมการก่อนเปิดเปลือกดิน งานจัดการเกี่ยวกับเปลือกดิน งานผลิตแร่ และงานลำเลียงแร่ ซึ่งนำมาใช้ประกอบในการพิจารณาออกแบบเสถียรภาพของหน้าเหมือง โดยมีการกำหนดจุดเริ่มต้นเปิดการทำเหมือง และลักษณะการออกแบบเหมืองแบบขั้นบันได ที่มีการคำนวณความสูงและความกว้างของแต่ละขั้นบันไดที่ปลอดภัย โดยพยายามรักษาความลาดเอียงทั้งหมดของบ่อเหมือง (overall pit slope) ไม่เกิน 45 องศา เว้นแต่จะมีผลการศึกษาทางศิลากลศาสตร์ ที่พิสูจน์ได้ว่าจะไม่เกิดการพังทลายหากความลาดเอียงมากกว่านี้
สำหรับข้อกำหนดความลาดเอียงทั้งหมดของบ่อเหมืองไม่เกิน 45 องศา ได้เกิดข้อสงสัยว่าตัวเลขดังกล่าวมีความน่าเชื่อถือและสามารถยอมรับได้เพียงใด บทความนี้จะแสดงวิธีการคำนวณเพื่อพิสูจน์ข้อกำหนดดังกล่าวโดยอาศัย circular failure chart
ตัวอย่างการคำนวณ
จากข้อมูลแหล่งหินปูนแห่งหนึ่งในจังหวัดนครราชสีมามีค่า cehesion=2.19 psi หินปูนมีความหนาแน่น 2500 kg/m3 ออกแบบเหมืองแบบขั้นบันได มีความสูงรวม 40 เมตร โดยแต่ละขั้นบันไดมีความสูง 10 เมตร และมีความลาดเอียงรวมไม่เกิน 45 องศา โดยหินปูนมีแนวประลัยจากการทดสอบตัวอย่างที่มุม 45 องศา
กรณีที่ 1 คำนวณค่า factor of safety ที่ความลาดเอียงรวม= 45 องศา
จากข้อมูล c= 2.19 psi = 1543 kg/m3
tan45 = 1
d = 2500 kg/m3
H = 40 m
นำมาคำนวณค่า c/(dHtan45) จะได้ = 1543/(2500x40 x1)
= 0.015
จาก circular failure chart ที่ c/(dHtan45) = 0.015
และความลาดชันของหน้าเหมือง = 45 องศา
จะได้ค่า tan45/F = 0.7 ; F = factor of safety
เมื่อ tan45 = 1 จะได้ F = 1.43 หรือประมาณ 1.5
ดังนั้นที่ความลาดเอียงทั้งหมดของบ่อเหมืองไม่เกิน 45 องศา จะให้ค่า factor of safety 1.5 ซึ่งมีเสถียรภาพเพียงพอที่จะไม่เกิดการถล่ม
กรณีที่ 2 ถ้า factor of safety = 1 หน้าเหมืองจะมีความลาดเอียงสูงสุดเท่าใด
กำหนดให้ F = 1 ; มุมประลัย = 45
จะได้ tan45/F = 1 และ c/(dHtan45) = 0.01543
จาก circular failure chart จะได้ความลาดเอียงสูงสุดเท่ากับ 55 องศา
ดังนั้นหน้าเหมืองที่มีความลาดเอียงเกินกว่านี้จะมีการพังทลาย
สำหรับงานวิศวกรรมควรใช้ระดับ factor of safety มากกว่า 1.5 เพื่อรักษาเสถียรภาพของหน้าเหมือง ควรออกแบบให้มีความลาดเอียงไม่เกิน 45 องศา
กรณีที่ 3 การคำนวณความลาดเอียงของแต่ละขั้นบันได (แต่ละขั้นบันไดสูง (H) = 10 เมตร)
กำหนดให้ F = 1.5 ; มุมประลัย = 45
จะได้ tan45/F = 1/1.5
tan45/F = 0.67
และ c/(dHtan45) = 1543/( 2500 x 10 x 1)
c/(dHtan45) = 0.062
จาก circular failure chart จะได้ความลาดเอียงสูงสุดเท่ากับ 55 องศา
ดังนั้นเพื่อรักษาความปลอดภัยไม่ควรออกแบบให้ความลาดเอียงของแต่ละขั้นบันไดเกินกว่า 55 องศา
จากตัวอย่างการคำนวณในสามกรณีข้างต้น จะเห็นได้ว่าที่ความลาดเอียงรวมของบ่อเหมืองไม่เกิน 45 องศา จะให้ค่า factor of safety เท่ากับ 1.5 ซึ่งถือว่ามีความปลอดภัยเพียงพอสำหรับการปฏิบัติงาน และถ้ามีความลาดเอียงเกินกว่า 55 องศา มีโอกาสมากที่หน้าเหมืองจะถล่มได้
สำหรับความลาดเอียงของแต่ละขั้นบันได ถ้าความสูงของแต่ละขั้นบันไดคือ 10 เมตร จะสามารถออกแบบให้มีเสถียรภาพได้โดยมีความลาดเอียงในแต่ละขั้นบันได ได้ไม่เกิน 55 องศา |
|
|
