Analysis of blasted rocks fragmentation using digital image processing (Case study: Limestone quarry of Obajana Cement Company)

Abstract

Purpose. Blasting is an important aspect of mining activities in which fragmentation is the key component that determines its efficiency. Fragmentation is the first result of blasting, and is directly related to the costs of mining. Methods. There are two basic methods for determining the degree of rock fragmentation, the direct and indirect methods. The direct method includes sieve analysis while the indirect method involves observational, empirical and digital image processing methods. The digital image processing method with the aid of Split Desktop software was used in this study, to analyze the size of fragmentation in Obajana limestone quarry. Two pits of similar line of operation were considered. Findings. In each of the pits considered, five muckpiles of blasted rocks after blasting with different blasting patterns were analyzed to study the fragmentation phenomenon. The F80 and F90 values from the Split Desktop image analysis for the 5×3 m and 4×3 m in Pit 1 and Pit 2 were approximately 87.96 and 96.20 cm; and 91.34 and 98.66 cm respectively. Also, the F80 and F90 values obtained from the Kuz-Ram model for the 5×3 m and 4×3 m of Pit 1and Pit 2 were 99.9967 and 99.9994 cm; and 99.9957 and 99.9993 cm respectively. The results of the Split Desktop were compared to the results of the Kuz-Ram experiential model. The values of F80 and F90 of the blasted rocks are very close to the crusher gape value of 1 m, which reduces the production costs, and that is an outcome practically realized for the two pits of Obajana quarry. Originality. The findings showed that the output obtained from the Split Desktop software which is a digital image processing method were in conformity with the Kuz-Ram experiential model which is based on empirical relationship. Practical implications. In conclusion, the results of the investigation have significant implications for the practical application. It gives more options to explore for rock blast fragmentation efficiency of the desired area.

Мета. Аналіз фрагментації підірваних порід із використанням цифрової обробки зображень на прикладі вапнякового кар’єру компанії Obajana Cement Company для оцінки ефективності параметрів вибухових робіт. Методика. Існує два основних методи визначення ступеня фрагментації гірських порід: прямий і непрямий. Прямий метод включає ситовий аналіз, тоді як непрямий метод включає методи спостереження, емпіричні та цифрові методи обробки зображень. У цьому дослідженні використовувався метод обробки цифрових зображень за допомогою програмного забезпечення Split Desktop для аналізу ступеня фрагментації порід вапнякового кар’єру Обаяна. Розглянуто два рудники з аналогічною виробничою лінією. Результати. У кожному з розглянутих рудників були проаналізовані п’ять відвалів підірваних порід після вибухових робіт з різними типами вибухів для вивчення явища фрагментації. Встановлено, що значення F80 і F90, отримані за допомогою Split Desktop аналізу зображень для рудника 1 – 5×3 м і рудника 2 – 4×3 м склали приблизно 87.96 і 96.20 см і 91.34 і 98.66 см відповідно. На основі моделі Куз-Рам були отримані значення F80 і F90 для рудників 1 і 2 розміром 5×3 м і 4×3 м, які склали 99.9967 і 99.9994 см та 99.9957 і 99.9993 см відповідно. Виконано порівняння результатів Split Desktop з результатами експериментальної моделі Куз-Рам. Визначені величини F80 і F90 підірваних порід, які дуже близькі до величини зазору дробарки в 1 м, що знижує виробничі витрати на двох рудниках кар’єра Обаяна. Наукова новизна. Встановлено тісний взаємозв’язок результатів дослідження фрагментації підірваних порід, отриманих за допомогою методу обробки цифрових зображень і експериментальної моделі Куз-Рам, що заснована на емпіричній залежності. Практична значимість. Вибухові роботи – важливий аспект діяльності гірничодобувного підприємства, в якій фрагментація є ключовим компонентом, що визначає її ефективність. Фрагментація є першим результатом вибухових робіт і безпосередньо пов’язана з витратами на видобуток корисних копалин. Дослідження дають більше можливостей для вивчення ефективності фрагментації гірської породи у бажаній області.

Цель. Анализ фрагментации взорванных пород с использованием цифровой обработки изображений на примере известнякового карьера компании Obajana Cement Company для оценки эффективности параметров взрывных работ. Методика. Существует два основных метода определения степени фрагментации горных пород: прямой и косвенный. Прямой метод включает ситовый анализ, тогда как косвенный метод включает методы наблюдения, эмпирические и цифровые методы обработки изображений. В этом исследовании использовался метод обработки цифровых изображений с помощью программного обеспечения Split Desktop для анализа степени фрагментации пород известнякового карьера Обаяна. Рассмотрены два рудника с аналогичной производственной линией. Результаты. В каждом из рассматриваемых рудников были проанализированы пять отвалов взорванных пород после взрывных работ с различными типами взрывов для изучения явления фрагментации. Установлено, что значения F80 и F90, полученные с помощью Split Desktop анализа изображений для рудника 1 – 5×3 м и рудника 2 – 4×3 м составили приблизительно 87.96 и 96.20 см и 91.34 и 98.66 см соответственно. На основе модели Куз-Рам были получены значения F80 и F90 для рудников 1 и 2 размером 5×3 м и 4×3 м, которые составили 99.9967 и 99.9994 см, 99.9957 и 99,9993 см соответственно. Выполнено сравнение результатов Split Desktop с результатами экспериментальной модели Куз-Рам. Определены величины F80 и F90 взорванных пород, которые очень близки к величине зазора дробилки в 1 м, вследствие чего снижаются производственные затраты на двух рудниках карьера Обаяна. Научная новизна. Установлена тесная взаимосвязь результатов исследования фрагментации взорванных пород, полученных с помощью метода обработки цифровых изображений и экспериментальной модели Куз-Рам, которая основана на эмпирической зависимости. Практическая значимость. Взрывные работы – важный аспект деятельности горнодобывающего предприятия, в которой фрагментация является ключевым компонентом, определяющим ее эффективность. Фрагментация является первым результатом взрывных работ и напрямую связана с затратами на добычу полезных ископаемых. Исследования дают больше возможностей для изучения эффективности фрагментации горной породы в желаемой области.