فهرست مطالب

فصلنامه مهندسی معدن
پیاپی 60 (پاییز 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/07/01
  • تعداد عناوین: 6
|
  • محسن صفری، فرامرز دولتی ارده جانی*، سروش مقصودی صفحات 1-15
    انجام عملیات استخراج در معادن روباز مستلزم شناخت خواص هیدرولیکی توده سنگ به ویژه هدایت هیدرولیکی است. هدایت هیدرولیکی، میزان توانایی توده سنگ برای انتقال سیالات است که در بررسی مشکلات نشت، زهکشی و پایداری دیواره های کاواک معادن روباز اهمیت زیادی دارد. از این رو، محققان در جستجوی روش مناسبی برای تعیین هدایت هیدرولیکی توده سنگ تشکیل دهنده مناطق معدنی اند. در این مطالعه، برای تعیین رابطه تجربی هدایت هیدرولیکی بر اساس پارامترهای حاصل از گمانه های اکتشافی و ژیوتکنیکی شامل شاخص کیفی توده سنگ (RQD)، فاصله داری درزه ها و مقاومت فشاری، ابتدا تصویر مغزه های گمانه های ژیوتکنیکی حفر شده در آنومالی A کانسار غربی معدن سنگ آهن سنگان بررسی و با نمودارنگاری مجدد مقدار RQD برای هر نوبت حفاری محاسبه شد و با بررسی تصاویر مغزه های حفاری، هدایت هیدرولیکی هر ران حفاری در طول گمانه با متغیرهای کیفی ارزیابی شد. سپس با استفاده از روابط تجربی با شرایط زمین شناسی مشابه و ضرایب هدایت هیدرولیکی ارایه شده بر اساس جنس سنگ متغیرهای کیفی به کمی تبدیل شدند. در نهایت نمودار پراکندگی تغییرات هدایت هیدرولیکی نسبت به هر یک از فاکتورهای RQD، عمق، فاصله داری درزه ها و مقاومت فشاری سنگ رسم و منحنی رگرسیون بر هر یک از نمودارها برازش شده و مشخص شد با افزایش هر یک از فاکتورهای عمق، فاصله داری درزه ها و مقاومت فشاری سنگ، هدایت هیدرولیکی کاهش می یابد اما همبستگی بالایی بین تغییرات هدایت هیدرولیکی با هر یک از این فاکتورها وجود ندارد. نتایج نشان می دهد که رابطه هدایت هیدرولیکی بر اساس RQD ضریب تعیین بسیار بالایی دارد (R2=0.8247)، بنابراین این رابطه تجربی می تواند برای تخمین هدایت هیدرولیکی محدوده مورد مطالعه بسیار مفید واقع شود.
    کلیدواژگان: هدایت هیدرولیکی، رابطه تجربی، شاخص کیفی توده سنگ، پارامترهای ژئوتکنیکی، معدن سنگان
  • پرهام پهلوانی*، محمدحسین عقلان صفحات 16-32

    مبحث جانمایی گمانه های تکمیلی و ارایه الگوی بهینه برای حفر گمانه ها از دیرباز مورد توجه در فرآیند معدن کاری بوده و به جزءجدایی ناپذیر آن تبدیل گشته است. می توان ریشه این اهمیت را در مباحث مالی مربوط به فرآیند معدن کاری و همچنین بخش اکتشاف و استخراج و مباحث مربوط به رده بندی جست وجو کرد. برای رسیدن به سطح قابل قبولی از عدم قطعیت، در این پژوهش از روش خطای تخمین به منظور رده بندی بلوک ها بهره برده شد. همچنین به منظور جانمایی گمانه های تکمیلی و وزن دهی به گمانه های احتمالی روش های کریتیک و تاپسیس بکارگرفته شد. روش کریتیک برای تخصیص وزن و روش تاپسیس برای انتخاب 5 عدد از بهترین گمانه استفاده شده است. در ابتدا گمانه ها به روش کریتیک و با نظر متخصص وزن دهی شده و در ادامه با روش تاپسیس رتبه بندی گردیدند. معیارهای استفاده شده برای روش تاپسیس شامل عیار آهن، عیار درصد وزنی باقی مانده آهن (مولفه ژیومتالورژی)، واریانس، خطای تخمین و رده بندی می باشد. در نهایت پس از جانمایی 5 گمانه مورد نظر فرآیند تخمین و رده بندی بار دیگر انجام پذیرفت که بر مبنای تعداد بلوک های با رده بندی قطعی از 380 عدد به 571 عدد ارتقاء پیدا کرد و عیار میانگین تخمینی آهن نیز افزایش یافت و 19 درصد ارتقاء در رده بندی حاصل گردید. ارتقا حاصل شده در تعداد بلوک های با رده بندی قطعی به قطعیت و قابل اتکا بودن مدل می افزاید.

    کلیدواژگان: گمانه تکمیلی، جانمایی گمانه، تاپسیس، کریتیک، تکنیک وزن دهی
  • زکریا جلالی، مجید عطایی پور*، حسام دهقانی صفحات 33-45

    جهت ارزش گذاری پروژه های معدنی به دلیل ماهیت پیچیده کانسار همواره باید منابع عدم قطعیت ها شناسایی و مورد تجزیه و تحلیل قرار گیرند که در نتیجه منجر به برآورد واقعی تر ارزش خالص فعلی می گردد. بر طبق تحقیقات بسیار زیادی که تاکنون جهت ارزیابی پروژه های معدنی تحت شرایط عدم قطعیت انجام شده است نشان داده شده که استفاده از رویکرد اختیارات حقیقی می تواند تاثیر بسیار زیادی بر ارزش گذاری یک پروژه معدنی داشته باشد. در این مقاله با استفاده از رویکرد اختیارات حقیقی برطبق مطالعه موردی که در پروژه معادن سنگ آهن سنگان انجام شده اختیاری تحت عنوان انباشتگاه سنگ آهن با عیار کمتر از 35 درصد (سنگ آهن کم عیار) و انباشتگاه سنگ آهن با FEO<10 % (اکسید پایین) تعریف شده است. هدف از تعریف این اختیار بررسی زمان مناسب جهت فروش سنگ آهن کم عیار و سنگ آهن با درصد اکسید پایین می باشد که در نتیجه با لحاظ کردن انعطاف پذیری های مدیریتی نتایج آن باعث برآورد واقعی تر ارزش خالص فعلی در پروژه معادن سنگ آهن سنگان گردیده است که با مقایسه نتایج DCF ارزش خالص فعلی به میزان چشمگیری افزایش یافته است.

    کلیدواژگان: ارزش گذاری پروژه های معدنی، عدم قطعیت، اختیارات حقیقی، اختیار انباشتگاه، سنگ آهن
  • محسن عالی داریان، محمدحسین خسروی، مجتبی بهاالدینی*، مهدی موسوی صفحات 46-55

    با رشد روز افزون حفریات عمیق معدنی و عمرانی، شناخت و تحلیل شکست سنگ بکر اهمیت زیادی یافته است. دو مشخصه مهم تنش در شکست سنگ بکر، تنش شروع ترک و تنش خسارت ترک است که اهمیت بسزایی در شناخت رفتار سنگ هنگام شکست دارد. با وجود انجام مطالعات متعدد آزمایشگاهی در زمینه شکست فشاری سنگ بکر، مطالعات بسیار محدودی در زمینه تحلیل این دو سطح تنش در شکست برشی سنگ بکر انجام شده است. در این مطالعه با استفاده از مدل سازی عددی المان مجزا، رفتار سنگ بکر در آزمون برش مستقیم در حالت های مختلف شکست ترد، انتقالی و شکل پذیر بررسی و نسبت تنش شروع ترک و خسارت ترک به مقاومت برشی اوج تعیین شد. برای این منظور، ابتدا خواص ریزمقیاس مدل عددی تحت شرایط مختلف بارگذاری کششی مستقیم، تک محوره و سه محوره برای نوعی سنگ مصنوعی واسنجی شد. سپس آزمون برش مستقیم بر روی سنگ بکر و تحت شرایط تنش نرمال قایم متفاوت شبیه سازی شد. نتایج مدل سازی آزمون برش انجام گرفته با نتایج آزمایشگاهی موجود در مطالعات پیشین مورد مقایسه قرار گرفت و مشخص شد که مدل عددی توانایی مناسبی در پیش بینی رفتار برشی سنگ بکر را دارد. همچنین مشخص شد که تنش شروع ترک و تنش خسارت ترک به ترتیب در بازه های 70 تا 91 و 85 تا 95 درصد مقاومت برشی اوج تحت تنش های قایم مختلف رخ می دهد. نتایج این تحقیق نشان داد که با افزایش تنش نرمال، نسبت تنش شروع ترک و خسارت ترک به مقاومت برشی اوج یک روند کاهشی دارد. از نتایج این تحقیق می توان برای تحلیل سازه های تحت برش همانند دیواره های شیب دار و پیچ سنگ ها استفاده کرد.

    کلیدواژگان: تنش شروع ترک، تنش خسارت ترک، آزمون برش مستقیم، شکست، مدل سازی عددی المان مجزا
  • شکوفه منوری، محمد فهیمی نیا، امید اصغری* صفحات 55-67

    محاسبه واریوگرام و پیوستگی فضایی یکی از اولین و مهم ترین فرآیندها در مدل سازی زمین آماری بوده که فرآیندی زمان بر و تجربه محور است. هم چنین به دلیل پیچیدگی های محاسبه واریوگرام تجربی، تفسیر و برازش مدل مناسب همواره یکی از چالش های اصلی در این زمینه است. در این مقاله یک روش مدل سازی هوشمند واریوگرام با استفاده از یادگیری عمیق ارایه شده که می تواند سرعت برازش مدل واریوگرام را افزایش داده و همچنین مانع بروز خطاهای متداول در برازش دستی مدل واریوگرام شود. در این روش از دو شبکه عصبی کانولوشن استفاده شده است. شبکه اول داده های اولیه را تبدیل به نقشه دوبعدی شبیه سازی شده بر مبنای مدل های مختلف واریوگرام می کند. بدین منظور نیاز است تا شبکه اول، با داده های اولیه، و شبیه سازی های نظیر آن ها آموزش داده شود. سپس خروجی این مدل وارد شبکه عصبی کانولوشن دوم شده، که در این شبکه تصاویر دوبعدی شبیه سازی شده به عنوان ورودی به شبکه داده می شود و پارامترهای واریوگرام شامل، دامنه، آزیموت جهت اصلی، نسبت دامنه جهت اصلی به جهت فرعی و اثر قطعه ای پیش بینی می شود. در این مقاله ابتدا الگوریتم پیشنهادی بر روی داده های دوبعدی مصنوعی پیاده سازی و پارامترهای مدل بهینه گردیده است. دقت مدل در پیش بینی پارامتر های واریوگرام 97 درصد بوده است. سپس از الگوریتم پیشنهادی برای مدل سازی واریوگرام داده های ژیوشیمیایی منطقه نوچون که شامل عناصر Cu، Zn و Pb استفاده شد دقت مدل واریوگرام بدست آمده نسبت به مدل دستی برازش شده 90 درصد است.

    کلیدواژگان: مدل واریوگرام، یادگیری عمیق، شبکه عصبی کانولوشن، زمین آمار
  • سید میلاد محمدی کری بزرگ، حسن مدنی*، حامد ملا داوودی، شبیر ارشدنژاد صفحات 68-81

    انتخاب روش حفاری تونل یکی از مهم ترین مراحل اجرای تونل است و نتایج انتخاب نادرست روش حفر ممکن است منجر به ایجاد موقعیت های فاجعه بار شود. در انتخاب گزینه مناسب برای حفر یک تونل پارامترهای مختلفی موثرند که مهم ترین آن ها پارامترهای زمین شناسی و ژیوتکنیکی، هندسی، اجرایی، اقتصادی و پارامترهای مربوط به زیرساخت ها و شرایط لازم برای روش های حفاری است و روش های موجود متکی به تخمین پارامترهای ژیومکانیکی توده سنگ و سنگ بکر و همچنین برخی پارامترهای فیزیکی سنگ ها  است که در آن ها عوامل موثر به صورت همه جانبه در نظر گرفته نشده اند. در این پژوهش، مدلی برای ارزیابی همه جانبه و انتخاب مناسب ترین روش حفاری تونل از بین روش های چالزنی و آتشباری، چالزنی و آتشباری کنترل شده، کند و پوش، روش حفاری اتریشی، ماشین حفاری بازویی و  حفاری با سپر معمولی (TBM)  ارایه شده است. در این مدل پس از مطالعه و بررسی مباحث مربوط، 31 شاخص که در ارزیابی موثرترند در نظر گرفته شد و از آنجا که اهمیت شاخص ها در ارزیابی یکسان نیست برای تعیین وزن آن ها پرسشنامه ای تهیه و با تجمیع نظر خبرگان وزن دهی شد که هزینه ماشین آلات و تجهیزات با 7/9 درصد بیشترین وزن در بین شاخص ها را دارد . امتیازدهی به هر یک از شاخص ها برای هر یک از روش های حفاری نیز به وسیله پرسشنامه های ارزیابی حاوی سوالات به صورت مقدار دهی عددی مانند امتیازدهی روش نیکلاس در استخراج ذخایر معدنی انجام گرفت که در آن با توجه به مطلوب و یا نامطلوب بودن هر یک از ویژگی ها برای روش های حفاری از امتیازهای 0، 1، 2، 3، 4 و 121- استفاده می شود. سرانجام برای محاسبه امتیاز نهایی هر روش از روش وزن دهی ساده (SAW) به طور سلسله مراتبی استفاده شد. در این روش با توجه به شرایط زمین شناسی و ژیوتکنیکی و پارامترهای هندسی تونل موجود، امتیاز هر شاخص در وزن نهایی آن شاخص ضرب می شود و از حاصل جمع آن ها امتیاز نهایی هر روش به دست می آید. در نهایت روشی که بیشترین امتیاز را داشته باشد به عنوان روش مناسب حفر انتخاب می شود.برای اعتبارسنجی، نتایج مربوط به تونل راه پاتاوه- دهدشت (تونل شماره 1) که از سه زون زمین شناسی عبور می کند پیاده سازی و در نهایت برای زون 1 و 2 روش چالزنی و آتشباری و برای زون3 روش حفاری اتریشی (NATM) انتخاب شد در حالی که روش ارایه شده توسط کارفرما بر اساس سایر روش های موجود برای انتخاب روش حفاری تونل برای هر 3 زون روش چالزنی وآتشباری بوده و توصیه شده بود که برای مناطق با مقاومت کمتر از چکش هیدرولیکی استفاده شود.

    کلیدواژگان: انتخاب روش مناسب، حفر تونل، فرآیند تحلیل سلسله مراتبی، تونل پاتاوه- دهدشت
|
  • Parham Pahlavani *, MohammadHossein Aghlan Pages 16-32

    The topic of placement of infill drill holes and providing an optimal pattern for drilling drill hole has long been of interest in the mining process and has become an inseparable part of it. The root of this importance can be found in the financial issues related to the mining process as well as the exploration and extraction sector and issues related to classification. In order to reach an acceptable level of uncertainty, the estimation error method was used in this research to classify the blocks. Also, in order to place supplementary drill holes and weight potential drill holes, CRITIC and TOPSIS methods were used. The CRITIC method was used to assign weight and the TOPSIS method was used to select 5 of the best drill holes. At first, the drill holes were weighted by CRITIC method and with expert opinion, and then they were graded by TOPSIS method. The criteria used for the TOPSIS method include the grade of iron, weight percent grade of remaining iron (geometallurgical component), variance, error of estimation and classification. Finally, after placing the 5 wells in question, the estimation and classification process was carried out again, based on the number of definitively classified blocks, it was increased from 380 to 571, and the estimated average grade of iron also increased and 19% improvement in the classification was obtained. The improvement achieved in the number of blocks with definite classification adds to the certainty and reliability of the model.

    Keywords: Infill drill hole, Locating drill hole, TOPSIS, CRITIC, Weighting technique
  • Zakaria Jalali, Majid Ataee-Pour *, Hesam Dehghani Pages 33-45

    The valuation of a mining project is always under uncertainty due to the very complex nature of the deposit. Therefore, in order to evaluate the project more accurately, sources of uncertainty should always be identified and analyzed to increase the net present value. One of the most important sources of uncertainty in a mining project is the price and operating costs that have a significant impact on the net present value during the implementation of that project. According to many researches related to the evaluation of mining projects under conditions of uncertainty, they showed that the use of the real options approach had a significant impact on increasing the net present value of mining projects. In this paper, using the real option approach, according to the case study that was carried out in the Sangan iron ore mine project, an option under the title of low-grade iron ore stockpile (grade less than 35%) and iron ore stockpile with oxide percentage less than FEO<10% defined. The purpose of defining this option is to check the right time to sell low-grade iron ore and iron ore with low oxide percentage, which as a result, according to the technique of real options, can lead to the profitability of the project and increase the net present value.

    Keywords: Mining project evaluation, Uncertainty, Real Option, Iron ore, stockpiling option
  • Mohsen Alidaryan, MohammadHossein Khosravi, Mojtaba Bahaaddini *, Mahdi Moosavi Pages 46-55

    Due to the significant advancement in the mining and tunneling industry, the depth of underground excavation has been considerably increased. As a consequence of increase in depth, the intact rock strength plays a significant role in rock mass failure. Therefore, the study of intact rock failure has become more crucial. Crack damage stress and crack initiation stress are the two important characteristics of intact rock failure, which have been studied rarely in the shear failure process. This study aims to investigate the crack damage and crack initiation stresses in the shear failure by numerical modeling of direct shear test (DST) using the discrete element method. First, the micro-mechanical properties of the numerical model were calibrated against physical experiments in uniaxial tension, uniaxial compression and triaxial compression tests. Then, the numerical models were validated by comparing against physical direct shear tests under different normal stresses. By undertaking the DST under eight different constant normal stresses, these two stress levels have been studied in brittle, brittle-ductile transition and ductile failure modes. It was revealed that the crack initiation and crack damage stresses occur in 70-91 and 85-95 percent of the peak shear strength, respectively. Also, it was observed that the ratio crack initiation and crack damage stresses to the peak shear strength decrease with an increase in the normal stress. The outcomes would be useful for studying the structures under shear stress like landslides and rock bolts.

    Keywords: Crack Initiation Stress, Crack Damage Stress, Peak Shear Strength, direct shear test, Discrete Element Method
  • Shokufeh Monavvari, Mohammad Fahiminia, Omid Asghari * Pages 55-67

    Calculation of variograms and spatial continuity is one of the first and most important processes in geostatistical modeling, which is a long and experience-oriented process. Due to the complexities of calculating experimental variograms, interpretation and fitting the appropriate model are always the main challenges in this field. This article presents an intelligent variogram modeling method using deep learning that can increase the speed of variogram modeling and also prevent common errors in manual variogram model fitting. In this method, two convolutional neural networks are used. The first CNN network converts the initial data into a 2D simulated map based on various variogram models. For this purpose, it is necessary to train the first network with initial data and their corresponding simulations. The output of this model is entered into the second convolutional neural network as input, and the variogram parameters (including range, azimuth, ratio, and nugget effect) are predicted. In this article, the proposed algorithm is implemented on synthetic 2D data and the parameters of the CNN models are optimized. The accuracy of the proposed model was 97 %, and then the proposed algorithm was used for variogram modeling of Nouchon area geochemical data, which included the elements Cu, Zn, and Pb. the accuracy of the obtained model compared to manual fitting was 90%.

    Keywords: variogram model, Deep Learning, Convolutional neural network, Geostatistics
  • Seyedmilad Mohammadi, Hasan Madani *, Hamed Moladavoodi, Shobeir Arshadnejad Pages 68-81

    Selection of tunnel excavation method is one of the most important issues raised in the tunneling projects Because experience has shown that the results of incorrect choice of excavation method can lead to catastrophic situations. Various parameters are effective in choosing the right option for excavation a tunnel. The most important parameters include geological and geotechnical, geometric, executive, economic parameters and parameters related to infrastructure and necessary conditions for tunneling methods. in this research, a model for comprehensive evaluation and selection of the most suitable tunnel excavation method from the methods of drill and blasting, controlled drill and blasting, cut and cover, Austrian drilling method, road header machine and conventional shield excavation (TBM) is presented.In this model, after studying and reviewing the relevant topics, the indicators that are effective in evaluation were considered and since the importance of the indicators in the evaluation is not the same, a questionnaire was prepared to determine their weight and their weight was determined by aggregating the opinions of experts. Scoring for each of the indicators for each of the excavation methods was done by evaluation questionnaires containing questions in numerical quantification. Finally, the simple weighting method (SAW) was used hierarchically to calculate the final score of each method. In this method, according to the geological and geotechnical conditions and the geometric parameters of the existing tunnel, the score of each index is multiplied by the final weight of that index and from the sum of them, the final score of each method is obtained. Finally, the method with the highest score is selected as the appropriate excavation method.

    Keywords: select the optimal method, tunnel excavation, hierarchical analysis process