Διερεύνηση της επιδεκτικότητας των ασβεστολιθικών σχηματισμών σε εκσκαφή με εκρηκτικά, σε σχέση με την ποιότητα της βραχομάζας, σε λατομεία αδρανών υλικών

Abstract

The present Ph.D. thesis concerns about the investigation between the geotechnical characteristics of the limestone rock mass (blastability, strength, structure, quality, condition of the discontinuities) on pit faces, in aggregates quarries, and the size of the fragments in blasted rock piles, taking into account the quantity of the explosives (ANFO). The present study focuses on these parameters, using the statistical analysis and powerful, advanced computational tools, creating useful nomograms for field implementation. After evaluating the results, it is concluded that two factors have an impact on the blasted fragment size. The first one is the rock mass behavior (blastability and quality of the limestone), while the second one concerns about the explosive quantity of ANFO, which is implemented in each blasting process. Nomograms were created for determining the one parameter in relation to the other, for field implementation, which start from the rock mass classification, determining the Modified Blastability Index (MBI) of the pit face and result in the factors that describe the explosion (ANFO consumption, number of blastholes, quantity of blasted rock, and average size of blasted rock). At the same time, it is proposed an Artificial Neural Network (ΑΝΝ), for predicting the average size of fragments in aggregate blasted rock piles, with three input parameters: the MBI, the explosive consumption Powder Factor (ANFO kg/m3), the quantity of the rock pile.

Η παρούσα διδακτορική διατριβή πραγματεύεται τη διερεύνηση της σχέσης της τεχνικογεωλογικής δομής της βραχομάζας των ασβεστολίθων (εκρηκτική ικανότητα, αντοχή, δομή, ποιότητα της βραχομάζας, κατάσταση των ασυνεχειών), του εκάστοτε μετώπου εξόρυξης, σε λατομεία παραγωγής αδρανών υλικών, με την κοκκομετρία του υλικού που προκύπτει μετά την ανατίναξη, συνυπολογίζοντας την ποσότητα της εκρηκτική ύλης τύπου ANFO που εφαρμόζεται. Η έρευνα εστιάζει στην επίδραση των τεχνικογεωλογικών παραγόντων και των παραμέτρων που διέπουν την ανατίναξη, μέσω της στατιστικής ανάλυσης αυτών αλλά και τη δημιουργία εύκολα διαχειρίσιμων νομογραμμάτων για επί τόπου χρήση στο πεδίο και αυτοματοποιημένων μοντέλων (ΑΝΝ). Ειδικότερα, από την αξιολόγηση των αποτελεσμάτων προέκυψε ότι δύο παράγοντες επιδρούν στο μέγεθος των αποσπώμενων τεμαχών και ο πρώτος αφορά τη συμπεριφορά της βραχομάζας (εκρηκτική ικανότητα και ποιότητα του ασβεστολίθου) ενώ ο δεύτερος την ποσότητα της εκρηκτικής ύλης τύπου ANFO που εφαρμόζεται στην εκάστοτε ανατίναξη. Δημιουργήθηκαν νομογράμματα εύρεσης της μίας παραμέτρου σε σχέση με την άλλη, για επί τόπου χρήση στο πεδίο, που εκκινούν από την ταξινόμηση του ασβεστολίθου στο μέτωπο της εξόρυξης προσδιορίζοντας τον τροποποιημένο Δείκτη εκρηκτικής ικανότητας (ΜΒΙ) και καταλήγουν στους παράγοντες που περιγράφουν την ανατίναξη (κατανάλωση ANFO, αριθμός διατρημάτων, ποσότητα εξορυσσόμενης ύλης, μέσο μέγεθος αποσπώμενων τεμαχών). Παράλληλα με τις συμβατικές μεθόδους, προτείνεται τεχνητό νευρωνικό δίκτυο (ΑΝΝ) πρόβλεψης του μέσου μεγέθους των αποσπώμενων τεμαχών (με δεδομένα εισόδου τον τροποποιημένο Δείκτη εκρηκτικής ικανότητας, την κατανάλωση εκρηκτικής ύλης τύπου ANFO kg/m3, την ποσότητα της εξορυσσόμενης μάζας).