نشریه دانشکده فنی دانشگاه تهران
سال چهل و سوم شماره 3 (پیاپی 121، شهریور 1388)

بلایای طبیعی از جمله مهم ترین عوامل مخربی هستند که تاکنون خسارات و تلفات بسیاری را در سراسر جهان به بار آورده اند. شناسایی مناطق که ظرفیت بالایی برای وقوع چنین پدیده هایی دارند، میزان آسیب پذیری احتمالی ناشی از آنها را تا حدود زیادی کاهش خواهد داد. بدین منظور، در این مطالعه، با بکارگیری سامانه های اطلاعات جغرافیایی، نقشه پهنه بندی خطرات ژئوتکنیکی لرزه ای شامل روانگرایی و زمین لغزش در مقیاس 1:500،000 برای نوار ساحلی دریای مازندران تهیه شد. این نقشه، محدوده مطالعاتی را بر اساس میزان خطر نسبی روانگرایی (در 5 رده خطر) و زمین لغزش (در 3 رده خطر) به 15پهنه خطر تقسیم می کند. همچنین حذف عوامل که اثر منفی بر نقشه خطر زمین لغزش دارند، با به کارگیری بررسی های اثرپذیری و تعیین صحت نقشه خطر، منجر به افزایش میزان صحت نقشه خطر زمین لغزش تا 93.5% شد. طبق نقشه خطرات ژئوتکنیکی لرزه ای تهیه شده، حدود 30% از سطح منطقه از خطر نسبی خیلی پایین لغزش و خطر نسبی بالای روانگرایی برخوردار هستند.

فناوری شبیه سازی مدارهای آسیا از حدود 30 سال گذشته مورد استفاده قرار گرفته است و همچنان با توسعه مدل های ریاضی جدید که دستگاه های مختلف در مسیرهای فرآوری را شبیه سازی می کنند، کامل تر و توان مندتر می شود. اینک شبیه سازی و مدلسازی مدارهای فرآوری تا حدودی به راحتی قابل انجام است. برای شبیه سازی مدار خردایش فعلی کارخانه فسفات اسفوردی، ابتدا اقدام به اندازه گیری تابع شکست و انتخاب (در مقیاس آزمایشگاهی) نمونه خوراک ورودی به آسیای گلوله ای شد. بر اساس نتایج حاصل از این بررسی، حداکثر مقدار تابع انتخاب (میزان تمایل ذرات برای شکسته شدن)، برای سایز 600 میکرون، برابر min-1011886/0 به دست آمد. سپس با استفاده از نرم افزار NGOTC و زمان ماند اندازه گیری شده در آسیا (مقدار متوسط زمان ماند ذرات در آسیای گلوله ای) برابر 07/2 (حداکثر 20) دقیقه به دست آمد. مقدار تابع انتخاب ماده معدنی در مقیاس صنعتی مورد محاسبه قرار گرفت و تاثیر استفاده از گلوله با قطر های مختلف بر روی آن اندازه گیری شد. با انجام این بررسی ها مشخص شد که با استفاده از گلوله هایی با قطر 25 میلی متر، حداکثر تابع انتخاب برابر min-1 5238/2 حاصل می گردد. در انتها نیز به کمک نرم افزار BMCS و با اطلاعات طراحی اولیه کارخانه و نیز نتایج به دست آمده از آزمایش ها، اقدام به شبیه سازی پارامترها (دانه بندی های خروجی، درصد جامد و غیره) و مقایسه نتایج حاصل از آنها گردید. مقایسه نتایج نشان داد که روند نمودارها در مدار واقعی و مدار شبیه سازی شده یکسان و تا حدودی به هم نزدیک هستند، که این موضوع نشان دهنده صحت شبیه سازی انجام شده است.

آزمایش های فلوتاسیون برای فلوته کردن سرب و روی روی نمونه ای با 4/2% سرب، 0/8% روی و 0/10% آهن از معدن گوشفیل انجام شد که کانه های با ارزش آن اغلب از نوع اکسیده بود. نتایج حاصل نشان داد که کانه های سرب در pH های 5/9 و 5/11 قابلیت فلوته شدن دارند و به نظر می رسد که ناشی از وجود دو یا چند نوع کانه سرب باشد. از نظر خردایش وقتی که ذرات ابعاد ریزتر از mμ100 دارند، بهترین نتیجه حاصل شد. استفاده از کلکتور های مختلف برای فلوتاسیون روی نشان داد که بازیابی فلوتاسیون روی پایین بوده و قسمت اعظم روی موجود بازیابی نشد و در بهترین حالت با استفاده از آرماک-تی به عنوان کلکتور، بازیابی روی به 27% رسید. از این رو فرآیند فلوتاسیون برای بازیابی روی مناسب نبود، ولی در مورد سرب در نهایت می توان به بازیابی در حدود 70% سرب با عیار بیش از 40% رسید.

نظر به اهمیت موضوع طبقه بندی مواد در مدارهای خردایش، با نمونه گیری به مدت یک هفته از خوراک، سرریز و ته ریز هیدروسیکلون های اولیه و ثانویه موجود در مدار خردایش کارخانه فسفات اسفوردی، عملکرد این هیدروسیکلون ها بررسی شد. در این راستا ابتدا نمونه های تهیه شده تجزیه سرندی و پس از رسم نمودارهای دانه بندی بخش های مختلف (شامل خوراک، ته ریز و سرریز هیدروسیکلون های اولیه و ثانویه)، d80 آنها محاسبه شد. نتایج حاصل، d80های میانگین بخش های مختلف خوراک، ته ریز و سرریز هیدروسیکلون اولیه را به دست داد که به ترتیب برابر 7/238، 5/236 و 9/100 میکرون و برای خوراک و ته ریز هیدروسیکلون ثانویه به ترتیب برابر 9/100 و 1/94 میکرون بودند. درباره هیدروسیکلون اولیه با رسم منحنی های توزیع و حد جدایش های حاصل از آنها، حد جدایش های واقعی و اصلاح شده به ترتیب برابر 35 و 45 میکرون به دست آمد، در حالی که بر اساس طراحی، این مقدار معادل 100 میکرون در نظر گرفته شده است. با توجه به عملکرد نامطلوب این هیدروسیکلون، سعی شد تا با نرم افزارهای شبیه سازی بررسی شود. نتایج حاصل درباره هیدروسیکلون اولیه، حاکی از حد جدایش 80 میکرونی و افت فشار 30/192 کیلوپاسکال در طبقه بندی ابعادی ذرات بود. در ادامه مقدار باردرگردش معادل 84/931 درصد به دست آمد (در طراحی اولیه کارخانه، این مقدار معادل 150 درصد در نظر گرفته شده است) و مشخص شد که یکی از دلایل اصلی بالا بودن باردرگردش می تواند نرخ خوراک دهی بالا به هیدروسیکلون باشد. بنابراین برای رفع این مشکل، به بررسی نتایج احتمالی حاصل از اضافه کردن یک هیدروسیکلون به صورت سری و یا موازی در مدار خردایش به کمک نرم افزار BMCS پرداخته شد. نتایج حاصل از جانمایی هیدروسیکلون به صورت موازی دلالت بر به دست آمدن حد جدایش 86 میکرون با افت فشار 91/62 کیلوپاسکال را داشت که برای مدار مطلوب است.

تخمین دقیق حجم هیدروکربن در یک مخزن، اهمیت به سزایی دارد چرا که پایه و اساس طرح های توسعه ای آینده مخزن و میزان سرمایه گذاری ها را توجیه می کند. بنابراین برای مهندسان و کارشناسان صنایع بالا دستی برآورد حجم مخازن نفتی و گازی از دغدغه های همیشگی است که از زمان اکتشاف شروع و تا اتمام ذخیره قابل برداشت ادامه دارد. در این مطالعه سعی شده است تا با ابزار شبکه های عصبی و استفاده از داده های ژئوفیزیکی و پتروفیزیکی، مدل های مشخصه مخزن تهیه و بر اساس آن برآوردی از حجم در جای هیدروکربن در مخزن به دست آید. برای این هدف ابتدا مخزن شبکه بندی شده و به سلول های هم حجم تقسیم شد. سپس بر اساس تغییرات تخلخل و سنگ شناسی در چاه ها اقدام به زون بندی پتروفیزیکی درون چاه ها شد و با کروله کردن زون های درون چاه ها مخزن زون بندی شد. مقادیر تخلخل و اشباع آب و نیز داده های سه بعدی لرزه ای در سلول‎های مخزن میانگین گیری و برای هر سلول یک مقدار تعیین شد. در نهایت با طراحی یک شبکه عصبی سه لایه ای از نوع پرسپترون با الگوریتم پس انتشار، خطا و آموزش آن با استفاده از سلول های دارای مقادیر واقعی تخلخل و اشباع آب نسبت به تخمین این پارامترها در بقیه سلول ها اقدام شده و در نتیجه حجم در جای هیدروکربن مخزن محاسبه شد و با مقادیر به دست آمده از روش آماری مونت کارلو مقایسه شد.

بررسی تغییر رخساره های زمین شناسی در مطالعه مخازن هیدروکربوری اهمیت به سزایی دارد. بررسی و طبقه بندی بازتاب های لرزه ای، روشی توانمند در شناخت و طبقه بندی رخساره های زمین شناسی و پیش بینی توزیع رخساره های مخزن است. در این مقاله، روشی مبتنی بر شبکه های عصبی مصنوعی رقابتی برای شناسایی و طبقه بندی رخساره های مخزن از روی داده های لرزه نگاری معرفی شده است. اساس این روش، خصوصیات بازتاب لرزه ای بدون کاربرد نشانگرهای لرزه ای است. شبکه عصبی رقابتی، بازتاب لرزه ای را در پنجره مشخصی، به عنوان ورودی می گیرد و بر اساس میزان انطباق آن با سایر بازتاب ها، آن را در یک گروه قرار می دهد. این گروه بندی به دو روش بدون ناظر و با ناظر انجام می شود. در روش بدون ناظر که از شبکه عصبی رقابتی خود سازمانده کوهنن استفاده شده است، طبقه بندی بازتاب های لرزه ای بر اساس ویژگی ذاتی آنها انجام می شود و بی نیاز از اطلاعات چاه ها است. این روش برای اکتشاف های نواحی جدید به کار می رود، جایی که چاه های حفاری شده کم است یا وجود ندارد. در روش با ناظر که از شبکه عصبی رقابتی LVQ استفاده شده است، برای شناسایی از اطلاعات کمکی چاه ها نیز استفاده می کند. این روش بیشتر برای توسعه میادین تولیدی مفید است؛ جایی که تعداد چاه های حفاری شده زیاد است. اجرای هر دو شبکه روی داده های مصنوعی و نیز روی داده های واقعی زون ششم آسماری در میدان نفتی شادگان، نشان داد که آنها می توانند به خوبی توزیع رخساره های جانبی مخزن را پیش بینی و نقشه ناهمگنی آن را تهیه کنند.

مدل سازی هندسی و عیاری ذخایر معدنی، بخش مهمی از فرآیند طراحی معدن است. در این ارتباط دو دسته چالش عمده قابل بررسی است. دسته اول مربوط به تئوری و الگوریتم ساخت نرم افزار و دسته دوم مرتبط با قضاوت های مهندسی و کاربری نرم افزار بوده که اغلب از شرایطی نظیر هندسه پیچیده و مرزهای نامعلوم کانسار ناشی می شوند. در این تحقیق به دسته دوم پرداخته و پارامتر های متعددی که بر مدل نهایی تاثیرگذار هستند ارزیابی شده اند. برخی از پارامتر ها نظیر پارامترهای ساخت مدل بلوکی و چگونگی ساخت قاب های سیمی به نرم افزار و روش مدل سازی اختصاص دارند. برخی دیگر صرف نظر از نرم افزار مدل سازی، حالت عمومی داشته و بین تمام روش های مدل سازی مشترک هستند، همانند فاصله جستجو و تعداد حداقل نمونه ها. چگونگی و میزان تاثیر این پارامتر ها روی مدل کانسار مس پورفیری سونگون ارزیابی شده است و مهم ترین متغیرها مربوط به پارامترهای جستجو (فاصله جستجو، تعداد حداقل نمونه ها و جستجوی هشت قسمتی) تعیین شده اند. شاخص ارزیابی، میزان محتوی فلزی کانسار است.

در گذشته تحلیل پایداری شیب های سنگی، به طور معمول با روش های گرافیکی یا محاسبات دستی انجام می گرفت، اما امروزه روش های متنوعی برای تحلیل پایداری شیب وجود دارد و لازم است با توجه به شرایط منطقه و نوع شکست بالقوه، روش تحلیل مناسب انتخاب شود. در تحلیل های دوبعدی تاثیر مقعر و یا محدب بودن دیواره معدن در نظر گرفته نمی شود. حال آنکه شیب های مقعر به دلیل تاثیر نگهداری جانبی توسط مواد دو طرف توده لغزشی، پایدارترند. در معادن روباز که سعی در افزایش شیب می شود، توجه به این نکته بسیار مهم است. در این مقاله پایداری دیواره غربی معدن مس سرچشمه در طرح گسترش با استفاده از روش المان مجزای سه بعدی مورد مطالعه قرار می گیرد. برای تحلیل پایداری، دیواره غربی با توجه به نوع سنگ، به سه منطقه ساختاری تقسیم شد و با استفاده از نتایج آزمایش هایی که قبل از این انجام شده بود و انجام آزمایش های تکمیلی، خواص مقاومتی توده سنگ و درزه ها تعیین شد. همچنین در سنگ آندزیت که سنگ غالب دیواره غربی است، مشخصات هندسی دسته درزه ها نیز معین شد. سپس برای مشخص کردن رفتار کلی توده سنگ، تحلیل هایی با استفاده از نرم افزار Slide5.0 انجام گرفت و تاثیر فاکتور آشفتگی، آب زیرزمینی، شتاب افقی لرزه و نوع سنگ بر پایداری دیواره بررسی شد. در مرحله بعد مدل هندسی و مکانیکی معدن در نرم افزار 3DEC، ساخته شد و پایداری دیواره در وضعیت های مختلف بررسی شد. نتایج حاصل از 3DEC، ریزش هایی در حد چند پله در قسمت های پایین دیواره را نشان می دهد. همچنین نتایج نشان می دهد در صورت زهکشی اکثر مناطق ناپایدار، پایدار می شوند، ولی باز هم در پاشنه ریزش هایی با وسعت کمتر مشاهده می شود.

در این مطالعه آسیب پذیری دیواره ی غربی معدن مس سرچشمه با ظرفیت لغزش بالاتر، برآورد شده است. برای تحلیل آسیب پذیری و ریسک زمین لرزه در این معدن، ابتدا خطر زمین لرزه با تعریف چشمه های لرزه زا و تعیین پارامترهای لرزه خیزی در هر یک از این چشمه ها، به دست آمده است. سپس برای تعیین مؤثرترین چشمه در برآورد خطر زمین لرزه، از جدایش خطر استفاده شده و با استفاده از رهیافت نیومارک و برآورد شتاب بحرانی و شدت آریاس در این ساختگاه، مقدار جابه جایی نیومارک در راستای لغزش در دیواره ی غربی معدن به دست آمده است. در نهایت بیشینه احتمال لغزش و یا به عبارتی میزان آسیب پذیری در این دیواره محاسبه شده است که با این داده ها برای اولین بار در معادن ایران ریسک زمین لرزه در این ساختگاه به دست آمده است. مقدار ریسک زمین لرزه در این ساختگاه با استناد به داده های ذکر شده 07/0 مقدار خسارت مالی کلی به معدن برآورد می شود.

منطقه مورد مطالعه در جنوب غربی روستای دودهک واقع در 20 کیلومتری شمال شهرستان دلیجان(استان مرکزی) قرار دارد و به نظر می رسد که سنگ های رسوبی- آتشفشانی ائوسن این منطقه، از نظر مواد پوزولانی، ظرفیت قابل توجهی نشان می دهند. برای ارزیابی قابلیت توف های ائوسن این منطقه برای تامین محصولات سیمان صنعتی، آزمایش های شیمیایی و فیزیکی و مطالعات پتروگرافی روی نمونه های جمع آوری شده، انجام شد. نتایج پتروگرافی و اشعه ایکس پودر نشان داد که نمونه ها فاز شیشه نداشته یا درصد کمی فاز شیشه دارند اما میزان کانی های گروه زئولیت آنها به نسبت بالا است. ترکیبات شیمیایی همه نمونه ها از نظر ترکیب پوزولان با استانداردهای ISIRI 3433 و ASTM C618 مطابقت دارد. مقاومت های فشاری 3 روزه، 7 روزه و 28 روزه نمونه ها اندازه گیری شد و همگی بالاتر از حداقل میزان مورد نیاز در استانداردهای ISIRI 3432 و ASTM C595-89 بودند. در ضمن سایر مشخصات فیزیکی نمونه ها با توجه به استانداردهای مربوط به آن اندازه گیری شده و آنها نیز با این استانداردها مطابقت دارند. به طور کلی این مطالعه نشان داد که عامل اصلی تاثیرگذار بر خواص پوزولانی، وجود فازهای زئولیتی است و توف های ائوسن منطقه به دلیل وجود حدود 20 درصد فازهای زئولیتی از قابلیت خوبی به عنوان پوزولان طبیعی بهره مندند.