عملیات آتشباری علاوه بر منطقه انفجاری، محدوده اطراف را نیز تحت تاثیر قرار می دهد، بنابراین کنترل آسیب دیدگی و کاهش مقدار خسارات وارد به مناطق برجا، باعث کاهش هزینه ها و بهبود شرایط ایمنی می شود. برای جلوگیری از آسیب به دیواره های نهایی معادن روباز از آتشباری کنترل شده استفاده می شود. روش پیش شکافی یکی از روش های مرسوم و پرکاربرد آتشباری کنترل شده در معادن روباز می باشد. در معدن شماره یک گل گهر سیرجان از روش آتشباری پیش شکافی درآتشباری دیواره های نهایی استفاده می شود. عوامل متعددی بر روی نتایج آتشباری پیش شکافی تاثیرگذار هستند. این عوامل برخی قابل کنترل و برخی غیر قابل کنترل می باشند. دوازده بلوک آتشباری کنترل شده در معدن شماره یک گل گهر، مورد ارزیابی قرار گرفت. این بررسی ها شامل الگوهای آتشباری، خصوصیات مواد منفجره، خصوصیات توده سنگ می باشد. همگام با کارهای تجربی، کار مدلسازی نیز با نرم افزار udec صورت گرفته است. در بررسی های صورت گرفته مشاهده گردید که پارامترهای قابل کنترل نظیر فشار چال انفجاری، فاصله بین چال های پیش شکافی، الگوی چال های تولیدی و ضربه گیر بر روی نتایج آتشباری کنترل شده تاثیرگذار می باشند. نتایج مدلسازی نیز موید همین مطلب می باشد که فاصله اندک دو چال پیش شکافی، افزایش فشار چال انفجاری، باعث افزایش منطقه پلاستیک در اطراف چال ها می شود. خصوصیات توده سنگ شامل تراکم درزه ها، امتداد درزه ها، جنس مواد پرکننده تاثیر زیادی را بر نتایج آتشباری کنترل شده دارند. مدل های عددی نشان می دهند که تراکم بالای درزه ها، امتداد بین 30 تا 60 درجه درزه ها بر نحوه انتشار امواج در محیط سنگی موثر بوده ونقش بارزی را در عقب زدگی ایفا می کنند. امتداد 30 درجه درزه ها باعث افزایش 16 درصدی شکست شده در حالی که محیطی با درزه هایی با امتداد 45 درجه میزان شکست 33 درصد افزایش می یابد. کاهش 20 درصدی زاویه اصطکاک داخلی و چسبندگی سنگ به ترتیب باعث افزایش 12 و 18 درصدی ناحیه شکست در اطراف منطقه پیش شکافی می شود.

هدف این پژوهش، استفاده از روش المان محدود به منظور شبیه سازی بارهای ایجادشده در اثر برخورد و انفجار درسازه های بتنی است. در این تحقیق از نرم افزار autodyn، که یکی از نرم افزارهای پر کاربرد در این زمینه می باشد، به منظور شبیه سازی برخورد و انفجار استفاده شده است. به منظور تعیین فاکتور شدت تنش، نمونه های شبیه سازی شده دارای 10 سانتی پدید? هوایی طول و 5 سانتی پدید? هوایی ارتفاع بوده و با فرض کرنش صفحه ای مورد تحلیل قرار گرفتند. همچنین به منظور تحلیل های مکانیک شکست، ترک هایی به طول 16 تا 22 میلی متر شبیه سازی شد روش المان محدود نیز به عنوان روش تحلیل مورد استفاده قرار گرفت. پس از انجام تحلیل ها رابطه جدیدی با ضریب همبستگی 98/0 به عنوان یک رابطه جدید برای تعیین ضریب شدت تنش به دست آمد که به نظر می رسد بیشتر بر اساس فاکتورهای ذاتی سنگ باشد و کمتر به هندسه سازه بستگی دارد. پس از به دست آمدن رابطه فوق پارامترهای لازم برای مدل سازی برخورد و انفجار از آن استخراج شده و پارامترهای مورد نظر برای تحلیل ها به دست آمد. بر اساس تحلیل های عددی مقدار نفوذ نافذ مخروطی در مدت زمان 3 میلی ثانیه حرکت در بتن برابر 83/1 متر، قطر مخروط نفوذ 87/0 متر و قطر زون خردشده برابر با 74/3 متر حاصل شد. همچنین پس از تأثیر 23/0 میلی ثانیه انفجار مقدار تخریب عمقی برابر 9/0 متر، قطر مخروط نفوذ 21/0 متر و قطر زون خردشده برابر با 63/0 متر به دست آمد.

پایدارسازی شیب¬ها یکی از مهمترین مسائل در فعالیت¬های عمرانی و معدنی است. در سرمایه گذاری های کلان به ویژه در معادن روباز بزرگ، ریزش یک دیواره از معدن می¬تواند خسارات جبران¬ناپذیر جانی و مالی را به همراه داشته باشد. شیب های سنگی باید در مقابل بارهای استاتیکی وارده و بارهای دینامیکی احتمالی تحلیل پایداری¬ شوند. چالزنی و آتشباری روشی رایج در استخراج معادن روباز است. در طی آتشباری، بار اضافی القایی توسط آتشباری می تواند منجر به ریزش شیب سنگی گردد. به این منظور مطالعه پاسخ دینامیکی مانند سرعت، شتاب، جابجایی یا تنش شیب سنگی تحت انفجار اولین گام می باشد. ریزش غالب در دیواره شمالی معدن چغارت از نوع واژگونی می¬باشد که این نوع ریزش به علت وجود پارامتر های مجهول بسیار در تحلیل و تنوع رفتاری بالا، پیشرفت چشم گیری در تحلیل آن ها به وجود نیامده است. در این تحقیق با استفاده از روش المان مجزا (در محیط نرم افزار udec) و منظور خصوصیات ژئومکانیکی دیواره شمالی معدن چغارت و پارامترهای انفجار، به تحلیل پایداری دینامیکی دیواره شمالی معدن چغارت پرداخته شده است. با توجه به نتایج، بدلیل عدم برقراری تعادل کامل پس از 5/2 ثانیه (وجود نیروهای نامتعادل قابل توجه) از انفجار، احتمال ناپایداری در پله های بالایی و شکست از نوع واژگونی وجود دارد.

گسترش برخی مواد معدنی از سطح زمین تا اعماق زیاد و لزوم استخراج همزمان روباز و زیرزمینی این مواد با استفاده از عملیات آتشباری، سبب شده تا انجام تحلیل های دینامیکی به منطور تعیین اثرات انفجارهای سطحی بر فضاهای زیرزمینی امری اجتناب نا پذیر گردد. در اثر انفجار در سطح زمین، انرژی دینامیکی بسیار زیادی به فضای زیرزمینی وارد می-شود. در این پایان نامه با استفاده از روش المان محدود در نرم افزار autodyn3d بار دینامیکی ناشی از انفجار یکی از چال های یک الگوی آتشباری در معدن سرب و روی کوشک تعیین گردید. در ادامه با استفاده از روش تفاضل محدود در نرم افزار flac2d ابتدا فضاهای زیرزمینی و پله-های روباز در سه مقطع قائم از معدن مذکور حفر و ایجاد شد و مدل به تعادل کامل استاتیکی رسید. در این مسیر ریزش های کوچک مقیاسی اتفاق افتاد؛ که این ریزش ها لق گیری شد. پس از تعادل استاتیکی، بار دینامیکی بصورت تاریخچه تنش-زمان در محل انفجار اعمال گردید و تغییرات ایجاد شده مورد بررسی قرار گرفت؛ همچنین با استفاده از روش کرنش مجاز ساکورایی، پایداری فضاهای زیرزمینی ارزیابی شد. وقوع انفجار در پله های روباز سبب بروز تغییراتی در تنش ها و کرنش ها شد که نمودارهای آن در تعیین میزان تاثیر انفجار مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. در مقطع a-a’ کرنش های برشی ایجاد شده در اثر انفجار در پله های روباز در کارگاه غربی از حد بحرانی فراتر رفته و سبب بروز ناپایداری در این کارگاه گردید، در حالیکه در مقاطع b-b’ و c-c’ این کرنش ها در محدوده ایمن بوده و لذا انجام عملیات آتشباری در محل های مشخص شده در این مقاطع، در پایداری کارگاه های استخراج تاثیر چندانی ندارد.

یکی از مهمترین پدیده های انفجار، لرزش زمین است که می تواند اثرات زیادی را بر ساختمانها و تاسیسات داشته باشد. بهترین راه برای بررسی اثرات لرزش ناشی از انفجار و کمینه کردن مقدار آن و همچنین ارائه الگوی بهینه از دیدگاه لرزش ، ثبت نتایج لرزه ای حاصل از انفجار توسط لرزه نگارهاست . بدین منظور لرزش حاصل از 14 انفجار از تاریخ 25 ˆ9 ˆ77 لغایت 7ˆ 10 ˆ77 در معدن مس سرچشمه کرمان توسط 6 تا 8 دستگاه لرزه نگار رقمی سه مولفه ای(قائم،شعاعی،مماسی) ثبت شد. از این تعداد، 11 انفجار بصورت چندردیفی و با تعداد چالهای مختلف و 3 انفجار که در یک بلوک نیز انجام شد، بصورت یک انفجار تک چال و دو انفجار دوچال با تاخیرهای 25 و 65 میلی ثانیه بود.