بررسی روش‌های ترفیع تاج سد باطله معدن مس مزرعه اهر و پیشنهاد طرح بهینه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار گروه علوم زمین، دانشکده علوم طبیعی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران.

2 استاد گروه علوم زمین، دانشکده علوم طبیعی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران.

3 دانشیار گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید مدنی آذربایجان، تبریز، ایران.

چکیده

سدهای باطله، سازه­های هستند که برای ذخیره­سازی باطله­های حاصل از فرآوری مواد معدنی و صنعتی به‌کار می­روند. این سدها نقش حیاتی در کنترل آلودگی­ها و کاهش اثرات زیست­محیطی فعالیت‌های معدنی دارند. عموماً اجرای این سدها تا تراز نهایی به‌صورت یک‌جا و در یک مرحله انجام نمی­گیرد بلکه با روند فرآیند استخراج و به‌تبع آن تولید باطله، تراز ارتفاعی این سدها به‌صورت مرحله­ای افزایش می­یابد. سد باطله معدن مس مزرعه از نوع سد سنگریزه­ای با گنجایش مخزن حدود 550 هزار مترمکعب در آذربایجان شرقی و در فاصله 18 کیلومتری شمال شهر اهر و در ضلع شرقی توده­های نفوذی شیور واقع شده است. تراز کنونی سد باطله پس از احداث اولیه و دو مرحله ترفیع 2085 (متر بالاتر از سطح دریا) و با ارتفاع حدود 50 متر از بستر می­باشد و در حال حاضر عملیات ترفیع مرحله سوم آن تا تراز 2095 متر در دست طراحی و احداث می­باشد. ساختگاه این سد از سنگ‌های گرانیت تشکیل شده و هوازدگی توده­سنگ در سطح و در راستای درزه­ها در حد کم تا متوسط ارزیابی می­گردد. شاخص کیفی توده­سنگ تا عمق 20 متری از سطح زمین در حد خیلی ضعیف تا ضعیف و در اعماق بیشتر در حد متوسط تا عالی است. در این مقاله گزینه­های ترفیع تراز تاج سد از تراز 2085 تا 2095 متر مورد بررسی قرار گرفته و بر‌اساس نتایج به‌دست آمده و محدودیت­های موجود، روش بهینه انتخاب شده و با استفاده از نرم­افزارهای Slope/W، Sigma/W وPlaxis  مورد طراحی قرار گرفته است. براساس نتایج به‌دست آمده استفاده از روش­های بالادست­رو روشی اقتصادی ولی خطرپذیر، گزینه پایین­دست­رو غیر اقتصادی ولی ایمن و گزینه مرکزرو حالت بینابینی دارد. به‌دلیل محدودیت‌های موجود و دوره بهره­برداری کوتاه مدت (حدود 10 سال)، استفاده از روش تلفیقی 5 متر به‌صورت مرکزرو و 5 متر بالادست­رو به‌عنوان روش بهینه پیشنهاد گردید. نتایج طراحی نشان می­دهد شیب شیروانی پایین­دست در این حالت لازم است از 6/1:1 (عمودی به افقی) در شرایط کنونی، به 75/1:1 (عمودی به افقی) کاهش یابد. میزان جابه‌جایی قائم (نشست) پس از انجام ترفیع در حدود 54 تا 60 سانتی­متر برآورد گردید. برای مرحله بستن و ترک سد باطله مورد مطالعه، کاهش شیب پایین­دست بدنه سد و انجام تمهیدات لازم برای تحکیم و خشک شدن باطله داخل مخزن (برای پیشگیری از روانگرایی احتمالی) توصیه می­گردد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Evaluation of crest raising methods for the Mazraeh copper mine tailings dam, Ahar, and proposal of an optimal design

نویسندگان [English]

  • Ghodrat Barzegari 1
  • Ata Allah Nadiri 2
  • Amir hassan Rezaei Farei 3
1 Associate Professor, Department of Earth Sciences, Faculty of Natural Sciences, University of Tabriz, Tabriz, Iran.
2 Professor, Department of Earth Sciences, Faculty of Natural Sciences, University of Tabriz, Tabriz, Iran.
3 Associate Professor, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Azerbaijan Shahid Madani University, Tabriz, Iran.
چکیده [English]

Tailings dams are structures used to store tailings from mineral and industrial processing. These dams play a vital role in controlling pollution and reducing the environmental impacts of mining activities. Generally, these dams are not built to their final level all at once and in one stage, but rather, as the extraction process progresses and the resulting tailings are produced, the height of these dams increases in stages. The Mazraeh copper mine tailings dam is a rockfill dam with a reservoir capacity of about 550,000 cubic meters, located in East-Azerbaijan province, 18 kilometers north of Ahar city and on the eastern side of the Shiver intrusive masses. The current level of the tailings dam after first construction and two stages of raising elevation is 2085 (meters above sea level) and about 50 meters above the bed, and the third stage of raising is currently being designed and is under construction to a height of 2095 meters. This dam is built on granite bedrock and the weathering of the rock mass at the surface and along the joints is assessed as low to moderate. The quality index of the rock mass up to a depth of 20 meters from the ground surface is very poor to poor and at greater depths it is moderate to excellent. In this paper, the variants for raising the dam crest level from 2085 to 2095 are examined and then, based on the results obtained and the existing limitations, the proposed option is selected and designed using Slope/W, Sigma/W and Plaxis software. Based on the results obtained, the use of upstream methods is an economical and risky option, the downstream option is uneconomical but safe, and the center-facing option is intermediate. Therefore, due to existing limitations and short-term operation period (about 10 years), the use of a combined method of the 5m centerline followed by 5m upstream method was proposed. The design results showed that the downstream slope in this case needs to be reduced from 1v:1.6h at the current state, to 1v:1.75h. The vertical displacement after the raising completion was estimated to be about 54 to 60 cm. For the closure and abandonment stage of the study tailings dam, it is recommended to reduce the downstream slope of the dam body and ensure that the tailings are consolidated and dried inside the reservoir (to prevent possible liquefaction).

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dam design
  • Mazraeh tailings dam
  • Numerical modeling
  • Rockfill dam
  • Tailing dam closure