چکیده: فرآیند خردایش مکانیکی (سنگ شکنی و آسیا) از پر هزینه‌ترین عملیات در معدنکاری است. یکی از فرآیندهای مؤثر بر خردایش مکانیکی، انفجار است. عملیات انفجار با استفاده از دو اثر خردایش و نرم‌شدگی دارای تأثیر به سزایی بر فرآیند خردایش مکانیکی و سبب کاهش هزینه‌های آن می‌گردد. نرم‌شدگی ناشی از انفجار با ایجاد و گسترش ترک‌ها و میکروترک‌ها قابلیت خردایش مکانیکی را افزایش می‌دهد. در تحقیقات پیشین پدیده نرم‌شدگی با استفاده از انفجارهای کوچک مقیاس مغزه‌ها و مکعب‌هایی از جنس سنگ و بتن مورد بررسی قرار گرفته ‌است. تاکنون شبیه‌سازی مناسبی از نرم‌شدگی ناشی از انفجار پ‍له‌ای، اثر آن بر فرآیند خردایش مکانیکی (سنگ‌شکنی و آسیا) و پارامترهای مؤثر بر آن صورت نگرفته است. همچنین مطالعات مناسبی نیز بر اساس واکنش موادمعدنی نسبت به فرآیند انفجار و یا به عبارت دیگر خصوصیات شکست و نرم‌شدگی موادمعدنی تحت تأثیر انرژی انفجار صورت نگرفته است. به عبارت دیگر الگوی انفجار بر مبنای فاکتور نرم‌شدگی با هدف کاهش هزینه‌های سنگ‌شکنی و آسیا صورت نگرفته است. در این تحقیق ابتدا پدیده نرم‌شدگی ناشی از انفجارهای پله‌ای در بلوک‌های بتنی حاوی مگنتیت شبیه‌سازی و مورد بررسی قرار گرفت. ابعاد بلوک‌های مذکور با توجه به شبیه سازی پله واقعی و با مقیاس 100/1 بلوک‌های انفجاری طراحی شد. به منظور بررسی نرم‌شدگی ناشی از انفجار پله‌ای، خرده‌های ناشی از انفجار ردیف اول و سوم بلوک‌های مذکور جمع آوری و تحت آزمایش خردایش مکانیکی قرار گرفت. آزمایش خردایش مکانیکی با استفاده از روش توالی خردایش مکانیکی بهینه شامل دو مرحله سنگ‌شکنی و دو مرحله آسیا صورت گرفت. نتایج شبیه‌سازی نرم‌شدگی ناشی از انفجار پله‌ای، کاهش حداقل 11 درصدی فرآیند خردایش مکانیکی توسط نرم‌شدگی ناشی از انفجار پله‌ای را نشان می‌دهد. نتایج به دست آمده از نمودار خصوصیات شکست طبیعی (NBC) و بررسی ارتباط بین خصوصیات فیزیکی و مکانیکی نمونه‌های مورد مطالعه و ضریب ریتینگر نشان می‌دهد که پارامترهای فیزیکی و مکانیکی مواد معدنی نقش مهم و تعیین کننده‌ای در میزان نرم‌شدگی ناشی از انفجار دارد. بنابراین مطالعه واکنش موادمعدنی نسبت به انرژی انفجار در طراحی الگوهای انفجاری امری بسیار ضروری است. به عبارت دیگر در طراحی الگوی انفجاری باید خصوصیات فیزیکی و مکانیکی، شکست و نرم‌شدگی موادمعدنی به‌طور دقیق مورد مطالعه قرار گیرد. از آنجایی‌که کشور ایران دارای ذخایر غنی موادمعدنی است، بنابراین طراحی الگوی انفجاری با در نظرگرفتن خصوصیات مذکور به منظور کاهش هزینه‌های سنگ‌شکنی و آسیا می‌تواند کمک شایان و قابل توجهی در اقتصاد کشور نماید. از ذخایر با اهمیت و استراتژیک در کشور، سنگ آهن است که استخراج آنها غالباً به صورت روباز است؛ بنابراین بررسی واکنش کانه‌های آهن نسبت به اعمال نیرو از پارامترهای بسیار تأثیرگذار و با اهمیت در عملیات معدنکاری این ماده‌معدنی است. در مرحله بعد تحقیق، خصوصیات شکست و ژئومکانیکی اکسیدهای آهن با استفاده از انفجارهای کوچک و بزرگ مقیاس در معدن سنگ آهن چادرملو مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می‌دهد که پارامترهای مقاومت فشاری تک محوره‏، مقاومت کششی تک محوره، مدول الاستیک، سرعت انتشار موج P و سرعت موج انتشار S دارای ارتباط مستقیم و پارامترهای نسبت پواسون و تخلخل دارای ارتباط معکوس با درصد مگنتیت می‌باشد. همچنین با افزایش درصد مگنتیت، خردایش افزایش و اندیس کار باند کاهش می‌یابد. با کاهش اندیس کار باند، میزان انرژی مصرفی در فرآیند خردایش مکانیکی به طور قابل ملاحظه‌ای کاهش می‌یابد. بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که درصد مگنتیت یکی از پارامترهای تأثیرگذار در خصوصیات ژئومکانیکی و شکست (نرم‌شدگی) کانه‌های آهن است. با توجه به اطلاعات اندیس کار باند و درصد مگنتیت، معدن سنگ آهن چادرملو به چهار کلاس 20-30، 30-40، 40-50 و بزرگتر از 50 درصد مگنتیت تقسیم‌بندی شد. به منظور طراحی الگوی انفجاری بر اساس کاهش هزینه‌های سنگ‌شکنی و آسیا، فاکتور نرم‌شدگی بر مبنای درصد مگنتیت به روابط تجربی مورد استفاده در معدن سنگ آهن چادرملو اضافه شد. با اضافه کردن فاکتور نرم‌شدگی به رابطه تجربی مورد استفاده در طراحی الگوی انفجاری معدن سنگ چادرملو، اندیس کار باند و در نتیجه هزینه‌های خردایش مکانیکی کاهش یافت. نتایج نشان می‌دهدکه با اصلاح الگوی انفجاری بر مبنای فاکتور نرم‌شدگی، متوسط درصد کاهش هزینه‌های حفاری و انفجار و خردایش مکانیکی برای کلاس‌های 20-30، 30-40، 40-50 و بزرگتر از 50 درصد مگنتیت به ترتیب 14، 10، 5 و 7 است. که این امر بیانگر آن است که با کاهش درصد مگنتیت و کاهش شکنندگی و افزایش شکل‌پذیری ماده‌معدنی، خرج‌ویژه به منظور کاهش هزینه‌های خردایش مکانیکی افزایش می‌یابد.