شبیه‌سازی و پیش بینی فرایند زهکشی در محیط آبرفتی و سازند سخت پیت روباز معدن سنگ آهن گل‌گهر

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه زمین شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه سیستان و بلوچستان

2 کارشناس ارشد آب شناسی، شرکت پویان آب هامون

3 کارشناس ارشد آب شناسی، شرکت معدنی و صنعتی گل گهر

چکیده

ناحیه معدنی سنگ‌آهن گل­گهر در ۵۳ کیلومتری جنوب غرب شهرستان سیرجان، استان کرمان یکی از بزرگترین معادن روباز کشور می‌باشد. در اثر استخراج و بهره‌برداری از معدن، تراز کف پیت معدن به زیر سطح آب زیرزمینی منطقه رسیده و هجوم آب زیرزمینی به پیت معدن رخ داده است. جهت جلوگیری از آب‌گرفتگی پیت معدن، عملیات زهکشی آب زیرزمینی با نرخ حدود 4000 تا 5000 متر مکعب بر روز اجرا می‌شود و درنتیجه‌ی آن، یک مخروط افت بزرگ در محدوده‌ی پیت تشکیل شده است. جهت انجام مدیریت صحیح فرایند زهکشی، خصوصاً تشدید احتمالی نشت آب زیرزمینی به محدوده پیت در اثر تعمیق آن در طی توسعه آتی معدن و همچنین به منظور شناخت مکانیسم حرکت آب‌های زیرزمینی در این محدوده، با استفاده از نرم‌افزار FEFLOW یک مدل ریاضی حرکت آب زیرزمینی در محدوده‌ی معدنکاری ارائه شده است که بتواند شرایط پیچیده تخلخل دوگانه سازند سخت معدن را شبیه‌سازی و پیش‌بینی نماید. در این تحقیق، تلاش گردیده تا با به‌کارگیری شبکه‌بندی عناصر محدود، درنظر گرفتن درزه و شکاف‌های سازند سخت و به کارگیری متناسب معادلات حاکم بر حرکت آب در این محیط‌ ناهمگن و اعمال سطح تراوش محدوده‌ی پیت در مدل، نوسانات سطح آب زیرزمینی منطقه، به نحوه‌ی مناسب و قابل قبولی شبیه‌سازی شوند. در نهایت با انجام بهینه‌سازی توسط مدل، موقعیت ۱۰ حلقه چاه و دبی پمپاژ بهینه در یک سناریوی پیشنهادی زهکشی، مشخص شده است. پیش‌بینی مدل، حاکی از آن است که در طول یک سال، سطح ایستابی در محدوده‌ی پیت به اندازه ۱۸ متر افت خواهد نمود. لذا با اجرای بخش کاربردی تحقیق با استفاده از سناریوی پیشنهادی مذکور در زهکشی، سطح آب زیرزمینی به زیر توده معدنی خواهد رسید و عملیات معدنکاری می‌تواند بدون مشکل از لحاظ آب‌گرفتگی پیت ادامه یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


بیرانوند.ن.، زارع.م.، حسینی سبز‌واری.س.م.، ۱۳۹۲، طراحی سیستم زهکشی معدن سنگ‌آهن شماره یک گل‌گهر با استفاده از مدل ریاضی جریان آب زیرزمینی، سی و دومین گردهمایی و نخستین کنگره بین‌المللی تخصصی علوم زمین، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور.

جهانشاهی.ر.، 1392، اثرات زیست محیطی معدن سنگ‌آهن گل‌گهر بر آب‌های زیرزمینی منطقه، پایان‌نامه دکترا، دانشگاه شیراز.

چیت سازان.م.، موسوی.ف.، میرزایی.ی.، رستگار زاده.س.، 1391، مدیریت کمی و کیفی آبخوان دشت رامهرمز با استفاده از مدل ریاضی در MODFLOW و MD3DMS، مجله زمین شناسی کاربردی پیشرفته، شماره 5.

چیت سازان.م.، نوذرپور.ل.، ندری.آ.، فرهادی منش.م.، 1394، ارزیابی ارتباط هیدرولیکی آبخوان دشت لور اندیمشک و رودخانه دز با استفاده از مدل MODFLOW، مجله زمین شناسی کاربردی پیشرفته، شماره 17.

نخعی.م.، صابری نصر.ا.، 1391، پیش بینی نوسانات سطح آب زیرزمینی دشت قروه با استفاده از شبکه عصبی-موجکی و مقایسه آن با مدل عددی MODFLOW، شماره 4.

حسینی سبز‌واری.س.م.، ۱۳۸۶، بررسی خصوصیات هیدروژئولوژیکی سفره آب زیرزمینی در معدن گل گهر، سیرجان، دانشگاه صنعتی شاهرود، پایان‌نامه کارشناسی ارشد.

درویش زاده.ع.، ۱۳۷۰، زمین‌شناسی ایران، تهران، انتشارات امیر کبیر.

دولتی ارده‌جانی.ف.، شفایی تنکابنی.س.ض.، کاکایی.ر.، ۱۳۸۳، مدل‌سازی مشکلات آب در معادن روباز با استفاده از روش اجزاء محدود، کنفرانس مهندسی معدن ایران، دانشگاه تربیت مدرس.

کرسیک.ن.، ۱۳۸۱، مدل‌سازی آب‌های زیرزمینی و حل مسائل هیدروژئولوژی، مترجم چیتسازان.م.، کشکولی.ح.ع.، اهواز، انتشارات دانشگاه شهید چمران.

Bear.J., Tsang.C.F., Marsily.de.G., 1993, Flow and contaminant transport in fractured rock. Academic Press, San Diego.

Kumar.N., Sarcar.A., 2013, Review on Dewatering Pumping Network for Underground Coal Mine, Proceedings Of the 1th International and 16th National Conference On Machines and Mechanism,India, pp: 957-964.

Sahooa.L.K., Bandyopaphyay.S., Banerjee.R., 2014, Water and energy assessment for dewatering in opencast mines, Journal of Cleaner Production, Vol:84, pp: 736-745.

Simin.J., Xianglang.K., Hong.Y., Nianqing.Z., 2012, Groundwater dewatering optimization in the Shengli no. 1 open-pit coalmine, Inner Mongolia, China, Environ Earth Science, Vol:10, Issue1, pp:187–196.

Singh.R.N., Reed.S.M., 1988, Mathematical modelling for estimation of mine water inflow to a surface mining operation, International journal of mine water, Vol:7, pp: 1-34.

Surinaidu.L., Guranadha.Rao.V.V.S., Srinivasa.Rao.V., Srinu.S., 2014, Hydrogeological and groundwater modeling studies to estimate the groundwater inflows into the coal Mines at different mine development stages using MODFLOW, Andhra Pradesh, India, Journal Water Resources and Industry, Vol:7, pp: 49-65.

Todd.D.K., Mays Larry.W., 2005, Groundwater hydrology, John Wiley & Sons, New York.

Whithe.S.P., Creighton. A., Bixley. P., Kissling.W.M., 2004 Modeling the dewatering and depressurization of the Lihir open-pit gold mine.," Geothermics, Vol:3, no. papua new Guinea, pp: 443-456.

Yang.T.H., Liu.J., Zhu.W.C., Elsworth.D., Tham.L.G., Tang.C.A., 2007, A Coupled Flow- stress-damage Model For Groundwater Outbursts From An Underlying Aquifer into Mining Excavations, International journal of Rock Mechanics & Mining Science, Vol:44, pp: 87-97.