Finite Element Method Application to Determine Appropriate Splitting Parameters for Dimensional Stone Quarries

In dimension stone extraction, there have existed many block cutting techniques from intact rock or from a large block to smaller blocks such as disc sawing, chainsawing, diamond wire sawing and splitting techniques, one of which still has recently been used with the other modern methods is splitting techniques. The usage of the splitting methods has still based on the practical experience of mining workers on calculating the spacing of two holes in the co-planar line, resulting in increasing the roughness of the cutting face. The paper studies a relationship between beating force and two-hole spacing based on rock mass properties of dimension stone in order to find proper splitting parameters. The paper deploys the Finite Element Method (FEM) with computer simulation in 2D using Phase2 software. From input data including rock mechanics (unit density, Young’s modulus, Poisson’s rate), compressive pressure on the hole wall due to the force, the spacing, the simulation represents stress and displacement distributions along the two adjacent holes. A regression function for a relationship between the pressure and the spacing is established with the results of stress distribution along the two adjacent holes, compared to uniaxial tensile strength through running the software, which leads to making suggestions to appropriate splitting parameters.

W zakresie wydobywania złoża kamieni blocznych istniało wiele technik cięcia bloków, od nienaruszonej skały lub od dużych bloków do mniejszych bloków, takich jak piły tarczowe, piły łańcuchowe, piły diamentowe i tech-niki łupania, z których jedna jest ostatnio używana z drugą nowoczesną metody to techniki dzielenia. Stosowa-nie metod łupania nadal opiera się na praktycznym doświadczeniu górników przy obliczaniu rozstawu dwóch otworów w linii współpłaszczyznowej, co skutkuje zwiększeniem chropowatości czoła skrawania. W artykule zbadano zależność między siłą uderzenia a rozstawem dwóch otworów na podstawie właściwości górotworu kamieni blocznych w celu znalezienia odpowiednich parametrów rozłupywania. W artykule zastosowano meto-dę elementów skończonych (MES) z symulacją komputerową 2D przy użyciu oprogramowania Phase2. Na pod-stawie danych wejściowych obejmujących mechanikę skał (gęstość jednostkowa, moduł Younga, współczynnik Poissona), ciśnienie ściskające na ścianę otworu spowodowane siłą, rozstaw, symulacja przedstawia rozkłady naprężeń i przemieszczeń wzdłuż dwóch sąsiednich otworów. Na podstawie wyników rozkładu naprężeń wzdłuż dwóch sąsiednich otworów, w porównaniu z jednoosiową wytrzymałością na rozciąganie po uruchomieniu oprogramowania, ustala się funkcję regresji zależności między ciśnieniem a rozstawem, co prowadzi do sugestii dotyczących odpowiednich parametrów rozłupywania.