فهرست مطالب

Mining and Environement - Volume:10 Issue:4, 2019
  • Volume:10 Issue:4, 2019
  • تاریخ انتشار: 1398/07/09
  • تعداد عناوین: 20
|
  • هانیه نیکوگفتار، اردشیر هزارخانی* صفحات 883-901

    در این پژوهش دو هدف خاص دنبال شده است. نخست، قابلیت تکنیک شبکه عصبی مصنوعی برای تخمین عیار معدنی بررسی شده است. الگوریتمهای آموزش و
    تعداد نرونهای مخفی مختلف برای تخمین عیار مس با داده های گمانهای در زون هیپوژن نهشته مس- طلا، مسجد داغی آذربایجان شرقی استفاده شد. کارایی این نوع شبکه عصبی مصنوعی در یادگیری تابع و تخمین عیار با نتایج کریجینگ معمولی مقایسه شد .دوم، نتایج حاصل از تخمین به روش شبکه عصبی مصنوعی به همراه مدل فرکتال غلظت- مساحت برای مشخصسازی زونهای دگرسانی فیلیک و پتاسیک در زون هیپوژن منطقه مورد مطالعه بکار برده ش د. برای رسیدن به این مقصود، نخست نمودار لاگ- لاگ بر اساس تخمین به دست آمده از شبکه عصبی تابع پایه شعاعی تولید ش دو سپس نقاط شکست این نمودار برای تعیین مقادیر آستانه به منظور مشخصسازی زونهای دگرسانی استفاده شد. به منظور بررسی اعتبار و میزان همبستگی مدل به دست آمده از روش درصد عیار دارای بیشترین وکسل های 0/38 فرکتال غلظت- مساحت و مدل زمینشناسی منطقه از ماتریس لگاریتم ریشهای استفاده شد که مقادیر کمتر از بودند. بر اساس همبستگی فضایی بین زون دگرسانی پتاسیک منتجه از مدلسازی سهبعدی زمین شناسی و 0/72 همپوشان با زون دگرسانی فیلیک با صحت . دارای همپوشانی مناسبی با این زون میباشند 0/76 با صحت کلی 0/38 مقادیر غلظت بالا مدل فرکتال غلظت- مساحت نشان داده شده که مقادیر مس بالاتر از نتایج به دست آمده نشان داد که ترکیب روش های شبکه عصبی و مدل فرکتال غلظت- مساحت میتواند یک ابزار مناسب برای مدل سازی کمی زون های دگرسانی و در نتیجه مشخص سازی سه بعدی آن ها باشد

     

    کلیدواژگان: دگرسانی، شبکه عصبی مصنوعی، مدل فرکتال غلظت- مساحت، نهشته پورفیری مس- طلا مسجد داغی، کریجینگ معمولی
  • زهره رضایی، مجید عطایی پور*، سید حسن مدنی صفحات 903-916
  • محمدحسین کد خدایی، ابراهیم قاسمی* صفحات 917-928
  • فاطمه سلطانی، پرویز معارف وند*، فیروز علی نیا، پیمان افضل صفحات 929-945

    رویکردهای سنتی مدل سازی و تخمین در کانسارهای عناصر نادر خاکی به برآورد نادرست منجر شده و مدیریت منبع را با چالش و ریسک مواجه می کند . عیار پایین در کانسارهای عناصر نادر خاکی کشور از یک سو و اهمیت استراتژیک آن ها ضرورت مدل سازی چندمتغیره عیار در این کانسارها را دوچندان می کند . تغییرات زیاد عیار و ارتباط عیار با واحدهای مختلف سنگی نیز به پیچیدگی مدل سازی عناصر نادر خاکی می افزاید. در این پژوهش، کانسار مگنتیت - آپاتیت گزستان با استفاده از روش های آماری و زمین آماری مورد بررسی و مدل سازی قرار گرفته است. در این کانسار عناصر نادر خاکی سبک و سنگین در کانی آپاتیت عنصره شامل عناصر نادر خاکی سبک و سنگین حاصل از 64 نمونه عیارسنجی شده 908 به صورت انکلوزیونهای ریز مونازیت متمرکز شده است. با استفاده از مغزه های حفاری و استفاده از روش های تحلیل فاکتوری مرحله مدل ، ای سازی فرکتالی عیار- تعداد و نیز انجام شبیه سازی زمین آماری تلاش شده است تا عیار عناصر نادر خاکی در واحدهای سنگی مختلف بررسی شود. درنهایت بر اساس نتایج حاصل از تحقق ها به آنالیز عدم قطعیت عیاری در کانسار پرداخته شد. کلیه شبیه ، مطالعات چندمتغیره، آنالیز ساختار فضایی سازی و تحلیل واحدهای سنگی، ارتباط فسفر با کانیسازی را تائید می کنند.

    کلیدواژگان: شبیه سازی زمین آماری، عناصر نادر خاکی، کانسار گزستان، آنالیز فاکتوری مرحله ای، فرکتال، مدل سازی عدم قطعیت.
  • عباس آقاجانی بزازی، هادی مختاری، میثم حکیمیان بیدگلی، حسن بخشنده امنیه * صفحات 947-966

    تخمین هزینه عملیات انفجار یکی از پارامترهای مهم عملیات معدنکاری است. انفجار و خردشدگی سنگ به دو گروه از متغیرها وابسته است. گروه اول خواص توده سنگ بوده که غیر قابل کنترل میباشند و گروه دوم پارامترهای طراحی انفجار بوده که قابل کنترل و بهینهسازی میباشند. پارامترهای طراحی شامل بارسنگ، فاصلهداری، طول چال، قطر چال، اضافهحفاری، وزن خرج، طول خرج، طول گلگذاری و چگالی خرج میباشند. هزینه انفجار با توجه به اندازه این پارامترها متغیر است .علاوه بر این انفجار شامل پدیده های ناخواسته مانند انفجار هوا، پرتاب سنگ، عقبزدگی و لرزش زمین است. در این پژوهش، یک مدل ریاضی برای تخمین هزینه عملیات انفجار در معدن گچ باغک ارائه میشود. هزینه عملیات انفجار در تابع هدف به سه بخش هزینه حفاری، هزینه سیستم انفجار و هزینه پرسنل انفجار تقسیم میشود. متغیرهای تصمیم مورد استفاده برای کمینه کردن هزینه شامل بارسنگ، فاصلهداری، قطر چال، طول گلگذاری، وزن خرج و چگالی خرج است. محدودیتهای مدل شامل محدودیتهای مرزی و عملیاتی است. انفجار هوا در معدن به عنوان یکی از محدودیتهای مدل پیشبینی شده است .مدل غیرخطی به دست آمده با توجه به محدودیتهای مدل توسط الگوریتم تبرید شبیه سازی شده بهینه میشود. بعد از بهینهسازی مدل توسط الگوریتم، تن بلوک مورد نظر بوده که این مقدار از 7700 دلار به ازای 2259 مقادیر بهینه متغیرهای تصمیم تعیین میشوند. مقدار تعیین شده برای هزینه انفجار برابر هزینه به دست آمده در معدن کمتر است.

    کلیدواژگان: هزینه، عملیات انفجار، انفجار هوا، بهینهسازی، تبرید شبیه سازی شده
  • کوروش عبدالغنی زاده، مهدی حسینی*، مرتضی ثقفی یزدی صفحات 967-978

    عوامل مختلف طبیعی تحت عنوان عوامل هوازدگی مصالح طبیعی و مصنوعی از جمله سنگ ها و مصالح بر پایه سیمان مانند بتن و ملات سیمانی را به صورت فیزیکی و شیمیایی تحت تاثیر قرار می دهند. فرایند یخبندان- ذوب از جمله این عوامل است که به صورت گسترده خواص سنگ ها و بتن را تحت تاثیر قرار می دهد؛ بنابراین در مناطقی که احتمال رخ دادن این فرایند است ضروری است تا تاثیر این فرایند بر روی ویژگی های فیزیکی و مکانیکی مصالح در نظر گرفته شود. با توجه به این که پژوهش در این پژوهش تاثیر سیکل ، های بسیار کمی بر روی تاثیر یخبندان- ذوب بر روی چقرمگی شکست انجام شده است های ملات سیمان مورد بررسی قرار گرفته شده است. برای این منظور نمونه II و I یخبندان- ذوب و تاثیر دمای یخبندان روی چقرمگی شکست مود ،0 ها تحت تاثیر در سیکلII و I سیکل یخبندان- ذوب قرارگرفته و چقرمگی شکست مود 30 و 20 ،10 ،5 های مختلف مورد بررسی قرار گرفته شده است. در ضمن تاثیر دمای بررسی شده است. همچنین فاکتور آسیب بر اساس تخلخل موثر ملات سیمان تعریف و II و I یخبندان در یک سیکل یخبندان- ذوب بر چقرمگی شکست مود رابطه تغییرات آن نسبت به تعداد سیکل بررسی شده است و در آخر مدل تابع تخریب ارائه شده II و I های یخبندان- ذوب با تغییرات چقرمگی شکست مود توسط موتلتورک مورد بررسی قرار گرفته شده است. نتایج نشان داده است که با افزایش تعداد سیکل II و I های یخبندان- ذوب مقادیر چقرمگی شکست مود نمونهII و I ملات سیمان به صورت خطی کاهش پیدا کرده است و در یک سیکل یخبندان- ذوب با افزایش دمای یخبندان، چقرمگی شکست مود ها به صورت به II و I خطی کاهش پیدا کرده است. همچنین با افزایش تعداد سیکل یخبندان- ذوب فاکتور آسیب افزایش پیدا کرده و رابطه آن با چقرمگی شکست مود صورت خطی است.

    کلیدواژگان: سیکل یخبندان- ذوب، چقرمگی شکست مود اول، چقرمگی شکست مود دوم، دمای یخبندان، ملات سیمان
  • ایمان خیر اندیش، مرتضی احمدی*، حسین جهانخواه صفحات 979-999

    در بارگذاری لرزهای ناشی از زلزله، عملکرد بهتر پوششهای سگمنتی در نگهداری فضاهای زیرزمینی نسبت به پوششهای بتنی پیوسته، عموما به وجود اتصالات بین قطعهای مرتبط است. برای شناخت بهتر رفتار اتصالات باید میزان تاثیر پارامترهای مشخصهی رفتار آن ها در کنار سایر پارامترهای موثر بر میزان و نوع بارهای القایی در سازه مورد توجه قرار گیرد. در این پژوهش، رفتار اتصالات بین سگمنتی با سختی های مشخصه شبیه سازی شده و نوع و شدت اثرگذاری این مشخصه ها به طور همزمان با سایر پارامترهای تاثیرگذار از قبیل رفتار سطح تماس پوشش سگمنتی و زمین، تعداد قطعات پوشش سگمنت ی در هر حلقه و ضخامت پوشش مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور مدل های عددی دوبعدی تهیه و نتایج تحلیل این مدل ها بررسی شد .مدل سازی با استفاده از روش انجام شد. اتصالات بین سگمنتی با استفاده از المانهای فنر با در نظر گرفتن سه سختی در جهتهای محوری، ABAQUS عددی اجزاء محدود و در نرمافزار شعاعی و پیچشی شبیه سازی شده و بارگذاری لرزهای به صورت شبهاستاتیک و با اعمال جابجایی هایی به مرز مدل که ایجاد کرنش برشی در محیط می نمایند صورت گرفت. طبق نتایج بیشترین تاثیر در میزان و نوع بارهای محوری القایی ناشی از سختی خمشی و سختی محوری اتصالات بوده و لنگرهای خمشی بیشتر از سختی خمشی اتصالات متاثر شدند .سختی شعاعی اتصالات سگمنتی به طور کلی میزان تاثیر کمتری بر نیروهای القایی داشته و با افزایش تعداد قطعات سگمنتی در هر حلقه و همین طور ضخامت پوشش سگمنتی، میزان تاثیر سختی اتصالات بین سگمنتی بر بارهای القایی افزایش یافته و در این شرایط طراحی اتصالات باید با دقت بیشتری مورد توجه قرار گیرد. با توجه به نتایج، تاثیر رفتار اتصالات بین سگمنتی و رفتار سطح تماس پوشش سگمنتی و زمین بر باره ای القایی مستقل از هم می باشند. همینطور در یک شرایط ثابت و رفتار معین اتصالات، با تغییر هر یک از دیگر پارامترها از جمله رفتار سطح تماس پوشش و زمین، تعداد قطعات سگمنتی و ضخامت آن ها,مقدار مطلق حداکثر بارهای القایی بعضا به طور قابل توجه ای تغییر پیدا می کند.

    کلیدواژگان: روش اجزاء محدود، اتصالات پوشش سگمنتی، اصطکاک سطح تماس، سیستم نگهداری تونل، طراحی لرزهای
  • حسن سر فراز، محمدحسین خسروی*، مهدی امینی صفحات 1001-1011

    میباشد. اگر این نوع گسیختگی به دنبال گسیختگی دیگری رخ دهد، شکست واژگونی ثانویه  شکست واژگونی یکی از ناپایداری های رایج در شیروانی های سنگی اطلاق میشود. شکست لغزش-واژگونی در راس، یکی از مهم ترین انواع شکست واژگونی ثانویه است که بخش فوقان ی ش یروانی واژگون شده و فشار ناشی از واژگونی بلوک های سنگی در تاج شیروانی منجر به لغزش توده خاک در پاشنه شیروانی می شود. در این پژوهش، شکست لغزش-واژگونی در راس، از طریق یک سری مدل سازی عددی مورد ارزیابی قرار گرفته است. نرم بر مبنای روش عددی المان محدود در این پژوهش استفاده شده است. انواع مختلفی از Phase 2 افزار شکست لغزش-واژگونی در راس شامل شکست بلوکی، بلوکی-خمشی و خمشی مدل سازی شده اند. نتایج مدل سازی عددی با مدل های فیزیکی موجود و روش تحلیلی مقایسه شد. مقایسه این نتایج نشان داد که بین نتایج مدل سازی عددی یا مدل های فیزیکی و روش تحلیلی تطابق قابل قبولی وجود دارد.

    کلیدواژگان: شیروانی سنگی، لغزش، واژگونی در راس، مدل سازی عددی، روش آلمان محدود
  • علی حسن زاده سبلویی، سید مرتضی موسوی راد* صفحات 1013-1029

    فرآیند الکتروکواگولاسیون/ شناورسازی یک روش جدید در صنعت معدن است که برای بازگشت فلز مس به چرخه تولید می تواند مورد استفاده قرار گیرد . این روش باعث بهبود بازیافت مس و کاهش پساب می شود. در این پژوهش، از روش سطح پاسخ برای بهینه سازی عوامل موثر در بازیافت فلز مس و حجم لجن تولید D شده از سرریز تیکنر استفاده شده است. برای این منظور، از طرح آزمایشی pH - استفاده شد. تاثیر چهار پارامتر مستقل از جمله زمان الکترولیز، optimal (و حجم لجن تولید شده از سرریز تیکنر مورد بررسی قرار گرفت. همه این پارامترها اثرات ٪28اولیه، چگالی جریان و نوع الکترود برای بررسی درصد عیار مس) مهمی در بازیافت فلز مس و میزان لجن تولید شده دارند. از مدل های خطی و درجه دوم به ترتیب برای مقادیر مس و حجم لجن استفاده شد. اهمیت متغیرهای مستقل و تعامل بین آن pH دقیقه، 6/5 درصد در نظر گرفته شد: زمان الکترولیز: 27/22 ارزیابی شد. شرایط عملیاتی بهینه با عیار مس ANOVA ها توسط cm آمپر در مترمربع و نوع الکترود: آهن-آلومینیوم. به طور مشابه، برای حجم لجن تولید شده 50/2، چگالی جریان: 6/7اولیه: ، شرایط زیر یافت شد: زمان 861 3 و نوع الکترود: آهن-آلومینیوم. نتایج با تاکید بر یک دیدگاه عملی از الکتروواژولاسیون، به عنوان یک 48/7، چگالی جریان: 4/1 اولیه: pH دقیقه، 15الکترولیز: روش قابل قبول برای بازیابی مس از صنایع معدنی، به ویژه در کارخانه های فرآوری مواد معدنی شناخته شده است.

    کلیدواژگان: بازاریابی مس، الکتروکوآگولاسیون، شناورسازی، صنایع مدنی، طرح آزمایشی D-optimal، بهینه سازی
  • غلامحسین رنجبر، کوروش شهریار*، کاوه آهنگری صفحات 1031-1043

    با توجه به کاربرد وسیع پوشش سگمنتی در تونل های با حفاری مکانیزه شناخت رفتار درزه های پوشش سگمنتی در طراحی تونل اهمیت دارد. در تحلیل سازه ای پوشش سگمنتی تونل، درزه های سگمنتی را می توان به صورت مفصل الاستیک در نظر گرفت و خصوصیات صلبیت آن از صلبیت چرخشی، برشی و محوری متاثر است. هدف از این پژوهش، بررسی تاثیر صلبیت های چرخشی، برشی و محوری درزه های پوشش سگمنتی بر روی نیروهای داخلی)ممان خمشی و نیروی محوری(پوشش سگمنتی تونل به روش عددی تحت بارگذاری استاتیکی است. برای این منظور تحلیل عددی سه بعدی با استفاده از نرم افزار آباکوس انجام شد. نتایج به دست آمده نشان می دهد که با افزایش صلبیت چرخشی درزه سگمنتی ممان خمشی افزایش می یابد. تغییرات ممان خمشی برای مقادیر صلبیت های چرخشی پایین تر، بیشتر است. در صورتی که تغییرات نیروی محوری نسبت به صلبیت چرخشی درزه ها بسیار ناچیز است. با افزایش صلبیت محوری و برشی درزه سگمنتی تغییرات ممان خمشی و نیروی محوری در پوشش سگمنتی جزئی است.

    کلیدواژگان: پوشش سگمنتی، صلبیت درزه، نیروهای داخلی، بارگذاری استاتیکی، تحلیل عددی
  • رضا رزاق زاده، رضا شکور شهابی*، علی نوری قراحسنلو صفحات 1045-1059

    عملکرد مناسب دستگاه های معدن از عوامل اجرایی و محیطی تاثیر میپذیرد. توجه به اثرات عوامل مختلف و ریسک مرتبط با آن ها، موجب درک بهتر علل خرابی های این ماشین آلات و پیش بینی مناسب پارامترهای قابلیت اطمینان این ماشین آلات میشود. در این پژوهش، قابلیت اطمینان و قابلیت تعمیرپذیری دستگاه های و باربری در معدن مس سونگون با در نظر گرفتن شرایط تعمیر به عنوان واحدهای تعمیرپذیر چندگانه انجام شد. بارگیری بدین منظور، داده های لازم ماشین ماهه پس از تعیین سیستم و ز یرسیستم 15 دامپتراک در یک دوره 8 لودر و 2 آلات بارگیری و باربری شامل واحد عملیاتی 10 های زیرمجموعه در جمع آوری و طبقه زیرسیستم ایجاد شد. در مرحله 20 (برای هر واحد محاسبه و TTR (و زمان مورد نیاز تا تعمیر) TBF بندی شدند. ابتدا، زمان بین خرابی) اول، تحلیل ناهمگونی برای همه زیرسیستم ها با نرم انجام شد و عمده زیرسیستم Stata افزار ها به عنوان زیرسیستم مورد از جمله واحدهای 7 های ناهمگن به جز در نظر گرفته شدند. از این 8 و 7 ،5 ،4 ،3 ،2 ،1 دامپتراک "، گروه ناهمگن مشخص شد و با انجام تحلی ل PHM" رو از مدل مبتنی بر شرایط محیطی های مربوطه، قابلیت اطمینان آن تخمین زده شد. در مرحله بعد، آزمون های روند روی ز یرسیستم های همگن با استفاده از نرم انجام شد. Minitab افزار زیرسیستم " مدل NHPP" های همگن و دارای روند خرابی توسط سازی شدند و برای زیرسیستم های بدون روند، با تشکیل گروه داده و انجام آزمون های " مدل HPP"همبستگی، توسط سازی شدند. در نهایت، قابلیت اطمینان و قابلیت تعمیرپذیری تمامی زیرسیستم محاسبه٪95 های مورد مطالعه با سطح اطمینان شد.

    کلیدواژگان: قابلیت اطمینان، قابلیت تعمیرپذیری، واحدهای تعمیرپذیر چندگانه، معدن مس سونگون
  • سیاوش سالاریان، امید اصغری*، میثم عابدی، سعید کاظم علیلو صفحات 1061-1081

    هدف از این پژوهش، به تصویر کشیدن ارتباط فضایی بین مدل های زمین شناسی و ژئوفیزیکی کانی زایی مس سولفیدی از طریق آنالیز سه بعدی تلفیقی هدف مورد نظر است. کانسار اسکارن- پورفیری مس قلندر که در شمال غربی ایران واقع شده است، برای این کار انتخاب شده است. سه برداشت ژئوفیزیکی مقاومت الکتریکی جریان مستقیم و توموگرافی قطبش القایی همراه با مغناطیس سنجی به ترتیب برای ساختن ویژگی های فیزیکی مقاومت الکتریکی، شارژابیلیتی و خودپذیری مغناطیسی انجام شده است. مدل سازی معکوس و درون یابی زمین آماری برای ساخت مدل های سه بعدی فیزیکی به کار گرفته شد. مدل سه بعدی عیار مس به روش کریگینگ معمولی ساخته شده است. همچنین برای طراحی مدل سه بعدی نوع سنگ با استفاده از داده های حفاری، از روش کریگینگ شاخص استفاده شده است. به منظور بررسی ارتباط بین ویژگی های ژئوفیزیکی و زمین شناسی در کانی زایی مس، مدل های بلوکی خصوصیات ژئوفیزیکی و زمین شناسی در یک مدل بلوکی با اندازه سلول های مشابه قرار داده شده است. روش مولتی فرکتال عیار- حجم برای تبدیل هر مدل به زیرمجموعه های کوچک تر استفاده شده است و منطقه فرکتالی که بیشترین میزان بهره وری برای تولید مس را دارا است، شناسایی شده است. نتایج نشان داد که زیرمجموعه های مدل های ژئوفیزیکی به طور فضایی با مدل های زمین شناسی عیار مس و نوع سنگ در ارتباط هستند. مناطقی که مقاومت الکتریکی کم، شارژابیلیتی زیاد و خودپذیری مغناطیسی کم دارند، با منبع اصلی کانی زایی مس(غالبا اسکارن) مطابق هستند.

    کلیدواژگان: مدل مولتی فرکتال، زمین آمار، شارژابیلیتی الکتریکی، مقاومت الکتریکی، خودپذیری مغناطیسی
  • علیاصغر بالسینی، مهدی قراباغی، هادی عبداللهی*، حسین جعفری صفحات 1083-1093

    در محلول کلریدی مورد D2EHPA در پژوهش حاضر استخراج حلالی و باز پسگیری یون روی از محلول حاوی روی، منگنز و کادمیوم توسط استخراج کننده ، غلظت استخراج کننده، دمای pH بررسی قرار گرفت. عملیات استخراج و بازپسگیری به صورت جداگانه بررسی شد و پارامترهای موثر بر فرآیند از قبیل اثر 40 و دمای D2EHPA 10% (v/v) ،pH=2.5 محیط واکنش و زمان اختلاط مورد مطالعه قرار گرفت. با توجه به نتایج به دست آمده روی در شرایط از °C محلول حاوی % یون کادمیوم استخراج میشود. ایزوترم 3 % یون منگنز و14% استخراج شده و 97 از هر یک از یونهای روی، منگنز و کادمیوم به مقدار 5 g/L % منگنز 70 مختلف باز پسگرفته میشوند. به طوری که بیش از pH های مختلف نشان داد که منگنز و روی در دو pH بازپسگیری روی، منگنز و کادمیوم در دقیقه هر دو 1-0/5 باز پس گرفته میشوند. مطالعات سینتیکی صورت گرفته نشان میدهد که در بازه زمانی pH=0.5% روی در 90 و بیش از pH=2.5در فرآیند استخراج و بازپسگیری برای روی انجام میشود. منحنی مککیبتیل نشان دهنده دو مرحله استخراج و دو مرحله بازپس گیری در شرایط پیوسته ZnCl ،D2EHPA توسط Zn غیرهمسو برای جدایش روی از منگنز و کادمیوم نیاز است. گونه فلزی استخرا ج شده + می باشد و مقادیر پارامترهای ∆ ترمودینامیکی Ho ،∆ ∆ و So به ترتیب برابر Go KJ.mol-165/25 ،J.K -1.mol-120/79 ، است که بیانگر گرماده بودن واکنش در شرایط 0/86KJ.mol-1 تعادلی است.

    کلیدواژگان: استخراج حلالی و بازپسگیری، دپا، محلول کلریدی، یون های روی- منگنز- کادمیم، نمودار مکیپ تیل
  • علی پرهیزکار، محمد تاجی، امیر حسین بانگیان تبریزی*، علی مظفری صفحات 1095-1104

    در این پژوهش، یک مدل یکپارچه برای یافتن اندازه مطلوب بلوک انفجار ارائه میشود که طی آن در گام نخست با استفاده از یک روش تصمیمگیری چند معیاره اندازه بلوک معدنی قابل استخراج احصاء شده و متعاقبا با روش برنامهریزی خطی برای انتخاب بلوک انفجاری به منظور حفاری و تصمیم گیری در مورد مقدار سنگ معدن و باطله در هر یک از بلوکهای منتخب اقدام میشود. این دو روش با استفاده از داده های چالهای تولیدی علاوه بر گمانه های معمول اکتشافی برای بهبود ارزیابی و تعیین دقیقتر خصوصیات سنگ معدن و بلوک انفجاری استفاده میشود. این پژوهش با هدف ایجاد یک مدل ریاضی برای شناسایی طول و عرض بهینه بلوک به منظور کاهش هزینه های حفاری و انفجار در معادن روباز انجام شده است. در نتیجه، اندازه بلوک انفجاری موثر با هدف کاهش هزینه های حفاری و انفجار مورد توجه قرار میگیرد. علاوه بر این، مجموعه کاملی از اصول کاربردی برای تعیین ابعاد مناسب بلوک قابل استخراج با استفاده از روش تصمیمگیری چند معیاره با رویکرد منطق فازی ارائه شده است. مدل فوق برای پیشبینی اندازه بلوک مورد نیاز برای برنامهریزی تولید استفاده میشود. در مرحله بعد مدلی مبتنی بر برنامهریزی عدد صحیح مختلط تبیین شد تا به وسیله آن با در نظر گرفتن برنامهریزی انفجار، امکان تعیین ابعاد بهینه بلوک انفجار فراهم شود. مدل ارائه شده در معدن سنگ آهن چادرملو مورد استفاده قرار گرفت و روایی و پایایی آن با نتایج حاصل در شرایط متفاوت نشان داده شد.

    کلیدواژگان: اندازه بلوک انفجاری، بلوک قابل استخراج، بهینهسازی، معدن روباز، برنامهریزی عدد صحیح مختلط، منطق فازی
  • سینا شفیعی حقشناس، رضا میکاییل*، رضا کاکایی، محمد عطایی، جواد محمدی صفحات 1105-1119

    پیش بینی نرخ تولید فرآیند برش سنگ ساختمانی و به خصوص زمان استفاده از ماشین برش اره زنجیری بسیار سخت است. فرآیند برش سنگهای ساختمانی عموما یک موضوع پیچیده به همراه فاکتورهای موثر متعدد شامل شرایط مختلف و غیرقابل اطمینان سنگها و ماشینهای برش است . روش گروهی مدیریت (به عنوان نوعی از روش محاسباتی نرم، ابزاری قدرتمند برای تعیین و ارزیابی RBF) (از نوع شبکه عصبی و شبکه عصبی مصنوعی شعاعی GMDH) داده ها شرایط پیش بینی نشده و غیرقطعی هستند. از این رو، در این پژوهش هدف توسعه مدل های پیش بینی برای تخمین نرخ تولید ماشین برش اره زنجیری با استفاده است و سپس مقایسه نتایج به دست آمده از مدلهای توسعه GMDH و روش شبکه عصبی RBFاز روش شبکه عصبی مصنوعی یافته بر مبنای شاخص های و ضریب همبستگیRMSE ،VAF عملکرد شامل تست آزمایشگاهی روی هفت نوع سنگ کربناته به طور دقیق 98است. برای این هدف، پارامترهای (R2) (و سرعت ماش ین CS) (، سرعت زنجیر AA) بررسی شده است و نرخ تولید هر تست اندازهگیری شده است. برخی مشخصات عملیاتی ماشین از جمله زاویه اره (و سه مشخصه مهم فیزیکی و مکانیکی سنگ شامل مقاومت فشاری تک MS) (و تست سختی چکش اشمیت LAA) (، تست سایش لسآنجلس UCS) محوره به عنوان داده های ورودی و نرخ تولید ماشین به عنوان مجموعه اطلاعات خروجی در نظر گرفته شده است. نتایج به دست آمده ثابت میکند مدل توسعه یافته GMDH برای مهیا کردن نتایج با اطمینان بالاتر برای پیش بینی نرخ تولید ماشین برش اره زنجیری بر اساس شاخص های عملکرد تواناتر است.

    کلیدواژگان: سنگهای کربناته، GMDH، نرخ تولید، ماشین برش اره زنجیری، سنگ ساختمانی
  • محمد لطفی، بهزاد تخمچی* صفحات 1121-1133

    زبری شکستگی ها پارامتر چالش برانگیز و مهمی است که در انواع مطالعات و با رویکردهای گوناگون مورد بررسی قرار میگیرد. در این میان، ضرایب زبری درزه (، شاخص کاملا شناخته شدهای است که به JRCبارتون) صورت گسترده در این مطالعات به عنوان مبنا به کار میرود. در این پژوهش، با استفاده از روش های اندازهگیری و بعد آن JRC مبتنی بر هندسه فرکتال و تبدیل موجک، زبری هر یک از پروفیلهای ها محاسبه شد. برخلاف انتظار منطقی در خصوص لزوم وجود روند افزایشی در نتایج به دست آمده، این روند در خروجی روش ها دیده نمیشود. در حالی که چنین رخدادی، فارغ از مقادیر زبری بوده و تصمیمگیری با استفاده از این شاخص را با ابهام جدی همراه میکند. در واقع برای شاخص مبنا، رتبهبندی های متفاوتی از هر یک روش ها که هرکدام برآمده از تئوری های متقنی هستند مشاهده میشود و این موضوع محل مناقشه خواهد بود. برای حل این مسئله و دریافت پاسخی پایدار، دو روش ترکیب اطلاعاتی کندورسه و شمارش بوردا مورد مشاهده می شود. این ابهام 6 و 5 ،4 استفاده قرار گرفت. در ترکیب نتایج و رتبهبندی جدید با استفاده از روش کندورسه، شرایط مبهمی در مورد سه پروفیل شامل برابری تعداد برنده ها، بازنده ها و برابری های رخ داده در ماتریس جفتی مقایسهای است. برای حل این عدمقطعیت، روش شمارش بوردا مورد استفاده قرار ارائه شده است. JRCN گرفت. با رفع مشکل رخ داده و اصلاح پروفیلها از طریق رتبهبندی مجدد ضمن ارائه یک رویکرد جدید، شاخص جدیدی تحت عنوان (، کاهش و بهبود یافته است. JRCN نشان میدهد که مقدار خطا در شاخص جدید ارائه شده) JRCN و JRC محاسبه مجموع مربعات خطا برای منحنی های علاوه بر این در شاخص جدید از نتایج تمامی روش های مبتنی بر تئوری هایی با منطق پذیرفته شده استفاده شده است؛ بنابراین میتوان برای بررسی زبری از استفاده نمود تا ضمن به JRC به عنوان جایگزین JRCNشاخص کارگیری از یک استاندارد واحد، به پاسخی پایدار دست یافت.

    کلیدواژگان: ناهمواری، بعد، تصمیمگیری، ترکیب اطلاعات، عدم قطعیت
|
  • V. Adjiski*, D. Mirakovski, Z. Despodov, S. Mijalkovski Pages 821-832

    Auxiliary ventilation of the blind development heading in underground mines is one of the most challenging work activities amongst mining underground operations. The auxiliary forcing ventilation system provides positive pressure, cooling, controlling gas layering, and removing diesel fumes and dust levels from development headings, stopes, and services facilities. The effectiveness of the auxiliary forcing ventilation system depends upon many system variables. Currently, no scientific models and calculations are available that can be used to estimate the optimal distance from the outlet of the auxiliary forcing ventilation system to the development heading in underground mines that can provide the most efficient ventilation close to the face of the heading. In this work, scenarios are developed and simulated with a validated CFD model inside the ANSYS Fluent software. In each scenario, the system parameters such as dead zone, mean age of air, and face velocity are calculated, which are later used in the optimization process. By examining these parameters at the development heading zone, we can quantify the effectiveness of the ventilation system and confirm that the system design meets the government regulations. This work is carried out using the k-epsilon realizable turbulent model inside the ANSYS Fluent software.

    Keywords: Underground Mines, Development Heading, Auxiliary Ventilation, CFD, Optimization
  • O.E. Ifelola * Pages 833-851

    In this work, the concentrations of the potentially toxic elements in stream sediments in SE Nigeria were assessed for pollution monitoring in mining, quarrying, and farming areas. The levels of iron, molybdenum, vanadium, copper, lead, zinc, nickel, cobalt, manganese, chromium, barium, and beryllium were determined. The concentrations of the elements were in the order of Fe > Ba > Mn > Cr > Zn > Pb > Cu > Co > Ni > As > Mo. There were significant positive correlations at P < 0.01 between Mo and Cu (r = 0.734), Mo and Pb (r = 0.811), and Cu and Pb (r = 0.836). The others were between Cu and V (r = 0.748), Pb and V (r = 0.793), Fe and V (r = 0.905), Fe and Be (r = 0.703), V and Be (r = 0.830), Cu and Pb (r = 0.778), and Fe and V (r = 0.905). The geoaccumulation index values were classified as polluted (0-1) to moderately polluted (1-2). The enrichment factors fell into moderate, significant, and very high enrichment. Pb, Co, and Ba attained significant enrichment factors. The potential ecological risk showed a strong risk level "C" in only three locations. Arsenic was a strong factor carrying risk. The potential ecological risk (Ei</sup>R) trend was Ei</sup>R (AS) > Ei</sup>R (Pb)> Ei</sup>R (Cu) > Ei</sup>R (Co) > Ei</sup>R (Cr) > Ei</sup>R (V) > Ei</sup>R (Ni) > Ei</sup>R (Zn).  Ba, Pb, and As should be monitored further to determine their source and recommend possible remedial measures. The result of this work could be used to improve water management efficiency and serve as a benchmark of vulnerability assessment of the studied area. This could also be useful for future impact assessment and adequate planning of mining and farming areas. In addition, the result obtained could assist the scientists to make appropriate environmental management strategies to reduce the influence of metal contamination triggered from the mining sites and farming areas both in Nigeria and globally.

    Keywords: Heavy Metal, Speciation, Overburden Topsoil, Bio-Availability, Environment, Sorption
  • M.J. Sajid*, N.M. Shahani, M. Ali Pages 853-867

    Mining is among the oldest industries. It is the primary source of raw materials for most of the sectors. Little is known about the complex inter-sectoral carbon linkages of the mining industry. In this work, we estimate the inter- and intra-sectoral carbon linkage impacts of the mining sector across ten major economies by applying an input-output model, and the hypothetical extraction method and its modified version. The hypothetical extraction method removes an industrial block from an economic system, and afterwards, it makes a comparison between the before and after removal values. China with 195.47 Mt has the highest mining emissions, followed by USA, India, and Canada with 110.99 Mt, 108.79 Mt, and 76.92 Mt, respectively. The India’s mining sector with 26.33 t/104</sup> $ is the most carbon-intensive, followed by Japan and Canada with 6.84 t/104</sup> $ and 5.22 t/104</sup> $, respectively. China’s carbon emissions with -11.56% and -11.28%, respectively, have been affected the most by the total extraction of mining sector and forward carbon linkages, while for the backward carbon linkage, Canada with -1.33% has been affected the most. Canada has the highest mixed and internal emissions of 0.42 Mt and 47.88 Mt, respectively. However, China has the highest net-backward and net-forward emissions of 16.91 Mt and 189.22 Mt, respectively. For all nations, the mining sector is a net exporter of emissions to other industries. Based on the numerical findings, in this work, we discuss the mitigation measures for both the direct and indirect mining emissions.

    Keywords: Environment, Mining, Quarrying, Carbon Emissions, Input-Output Model, Hypothetical Extraction Model
  • G.U. Sikakwe * Pages 869-882

    Metals are ubiquitous within the earth crust. However, the exceptional high-level concentration of heavy metals in the soil due to natural or anthropogenic activities and the chemical forms in which they exist determine the level of risk they portend to the environment. This work was aimed at determining the background level of the presence of seven priority toxic metals (Cr, Ni, Pb, As, Cd, Cu, Zn) in the chemical phases of the overburden topsoil of a bituminous deposit prior to mining activities through the speciation analysis. The grab samples of overburden topsoil were initially obtained and homogenized to composites based on locations for the subsequent sequential extraction procedure (SEP). The specific physico-chemical properties of the sampled soils were simultaneously determined to complement the SEP inferential analysis. The results obtained showed that most metals were spatially bounded to the Fe-Mn oxides (reducible phase) followed by the organic (oxidizable) and the carbonates phases, respectively. Fractionally, the dominant soil texture in the studied area was sand (55.45%); however, the colloidal organic matter and Fe-Mn oxide phases played the dominant roles in the sorption activities of the selected metals. The soil chemical phase with the least metal pool was the exchangeable (water/salt) soluble fraction. The overall assessment revealed that the geogenic heavy metals in the topsoil posed no threats since a marginal fraction of the metals existed in the bio-available form in non-toxic concentrations in the order of Pb > Zn > Cu, while the potential mobility of metals showed that Zn was preferentially higher than Pb and Cu, respectively.

    Keywords: Stream Sediment, Potentially Toxic Elements, Geoaccumulation Index, Enrichment Factor, Potential Ecological Risk
  • H. Nikoogoftar, A. Hezarkhani* Pages 883-901

    In this paper, we aim to achieve two specific objectives. The first one is to examine the applicability of the Artificial Neural Networks (ANNs) technique in ore grade estimation. Different training algorithms and numbers of hidden neurons are applied to estimate Cu grade of borehole data in the hypogene zone of porphyry copper-gold deposit, Masjed-Daghi, East Azerbaijan Province (Iran). The efficacy of ANNs in function-learning and estimation is compared with ordinary kriging (OK). As the kriging algorithms smooth the data, their applicability in the pre-processing of data for fractal analysis is not conducive. ANNs can be introduced as an alternative for this kind of problem. Secondly, we aim to delineate the potassic and phyllic alteration regions in the hypogene zone of Cu-Au porphyry deposit based on the estimation obtained by the ANNs and OK methods, and utilize the Concentration-Volume (C-V) fractal model. In this regard, at first, C-V log-log is generated based on the ANN results. The plots are then used to determine the Cu threshold values for the alteration zones. To investigate the correlation between the geological model and C-V fractal results, the log ratio matrix is applied. The results obtained show that Cu values less than 0.38% from ANNs have more overlapped voxels with phyllic alteration zone by an overall accuracy of 0.72. Spatial correlation between the potassic alteration zones resulting from 3D geological modeling and high concentration zones in C-V fractal model show that Cu values greater than 0.38% have more voxels overlapped with the potassic alteration zone by an overall accuracy of 0.76. Generally, the results obtained show that a combination of the ANNs and C-V fractal methods can be a suitable and robust tool for quantitative modeling of alteration zones instead of the qualitative methods.

    Keywords: Alteration Zones, Artificial Neural Networks, Concentration- Volume Fractal Model, Masjed-Daghi Porphyry Copper Deposit, Ordinary Kriging
  • H. Bakhshandeh Amnieh*, M. Hakimiyan Bidgoli, H. Mokhtari, A. Aghajani Bazzazi Pages 903-916

    Estimating the costs of blasting operations is an important parameter in open-pit mining. Blasting and rock fragmentation depend on two groups of variables. The first group consists of mass properties, which are uncontrollable, and the second one is the drill-and-blast design parameters, which can be controlled and optimized. The design parameters include burden, spacing, hole length, hole diameter, sub-drilling, charge weight, charge length, stemming length, and charge density. Blasting costs vary depending on the size of these parameters. Moreover, blasting brings about some undesirable results such as air overpressure, fly rock, back-break, and ground vibration. This paper proposes a mathematical model for estimating the costs of blasting operations in the Baghak gypsum mine. The cost of blasting operations in the objective function is divided into three parts: drilling costs, costs of blasting system, and costs of blasting labours. The decision variables used to minimize the costs include burden, spacing, hole diameter, stemming length, charge density, and charge weight. Constraints of the model include the boundary and operational limitations. Air overpressure in the mine is also anticipated as one of the model constraints. The non-linear model obtained with consideration of constraints is optimized by simulated annealing (SA). After optimizing the model by SA, the best values for the decision variables are determined. The value obtained for the cost was obtained to be equal to 2259 $ per 7700 tons for the desired block, which is less than the blasting costs in the Baghak gypsum mine.

    Keywords: Cost, Blasting Operation, Air Overpressure, Optimization, Simulated Annealing
  • M.H. Kadkhodaei, E. Ghasemi* Pages 917-928

    The CERCHAR abrasivity test is very popular for determination of rock abrasivity. An accurate estimation of the CERCHAR abrasivity index (CAI) is useful for excavation operation costs. This paper presents a model to calculate CAI based on the gene expression programming (GEP) approach. This model is trained and tested based on a database collected from the experimental results available in the literature. The proposed GEP model predicts CAI based on two basic geomechanical properties of rocks, i.e. rock abrasivity index (RAI) and Brazilian tensile strength (BTS). Root mean square error (RMSE), mean absolute error (MAE), Nash-Sutcliffe efficiency (NSE), and coefficient of determination (R2</sup>) are used to measure the model performance. Furthermore, the developed GEP model is compared with linear and non-linear multiple regression and other existing models in the literature. The results obtained show that GEP is a strong technique for the prediction of CAI.

    Keywords: CERCHAR Abrasivity Index, Rock Abrasivity Index, Brazilian Tensile Strength, Gene Expression Programming
  • F. Soltani, P. Moarefvand*, F. Alinia, P. Afzal Pages 929-945

    The traditional approaches of modeling and estimation of highly skewed deposits have led to incorrect evaluations, creating challenges and risks in resource management. The low concentration of the rare earth element (REE) deposits, on one hand, and their strategic importance, on the other, enhances the necessity of multivariate modeling of these deposits. The wide variations of the grades and their relation with different rock units increase the complexities of the modeling of REEs. In this work, the Gazestan Magnetite-Apatite deposit was investigated and modeled using the statistical and geostatistical methods. Light and heavy REEs in apatite minerals are concentrated in the form of fine monazite inclusions. Using 908 assayed samples, 64 elements including light and heavy REEs from drill cores were analyzed. By performing the necessary pre-processing and stepwise factor analysis, and taking into account the threshold of 0.6 in six stages, a mineralization factor including phosphorus with the highest correlation was obtained. Then using a concentration-number fractal analysis on the mineralization factor, REEs were investigated in various rock units such as magnetite-apatite units. Next, using the sequential Gaussian simulation, the distribution of light, heavy, and total REEs and the mineralization factor in various realizations were obtained. Finally, based on the realizations, the analysis of uncertainty in the deposit was performed. All multivariate studies confirm the spatial structure analysis, simulation and analysis of rock units, and relationship of phosphorus with mineralization.

    Keywords: Geostatistical Simulation, Rare Earth Elements, Gazestan Deposit, Staged Factor Analysis, Fractal, Uncertainty Modeling
  • Z. Rezaei, M. Ataee, pour*, H. Madani Pages 947-966

    Providing a fresh and cool airflow in underground mines is one of the main concerns during mining. Destruction of support systems, the presence of undesirable objects in the airway and distortion of airflow are the parameters involved that would result in pressure loss, which would affect the ventilation network. There are a lot of research works about the ventilation network planning that consider the confidence in the planning but how reliable are these designs? These questions can be answered using the quantitative reliability evaluation. For the reliability evaluation of mine ventilation network, tunnel resistance and flow rate changes for all branches are considered as the reliability indices and criteria. This paper describes a stepwise method for evaluation of the underground coal mine network reliability associated with major losses using the cut set method. The reliability of the entire network is achieved by the reliability of every single component. The proposed model is implemented by the Takht coal mine. The Takht mine ventilation network probability of failure is in the range of 19-100% so reliability is in the range of 0-81% for the entire ventilation network.

    Keywords: Reliability, Coal Mine, Ventilation, Cut Set, Network
  • K. Abdolghanizadeh, M. Hosseini*, M. Saghafiyazdi Pages 967-978

    Natural and artificial materials including rocks and cement-based materials such as concrete and cement mortar are affected both physically and chemically by various natural factors known as weathering factors. The freeze-thaw process, as a weathering factor, considerably affects the properties of rocks and concrete. Therefore, the effect of the freeze-thaw process on the physical and mechanical properties of materials should be taken into account in areas with the risk of this process. Given that few studies have been conducted on the effect of the freeze-thaw process on the fracture toughness, in this work, we aimed at investigating the effects of the freeze-thaw cycles and freezing temperature on the mode I and mode II fracture toughness of cement mortar. To this end, specimens were exposed to 0, 5, 10, 20, and 30 freeze-thaw cycles, and the mode I and mode II fracture toughness was determined in different cycles. The effect of freezing temperature in a freeze-thaw cycle on the mode I and mode II fracture toughness was also investigated. The damage factor was also defined based on the effective porosity of cement mortar, and its changes with the number of freeze-thaw cycles and mode I and mode II fracture toughness were studied. Finally, the decay function model provided by Mutluturk was investigated. According to the results obtained, the mode I and mode II fracture toughness of cement mortar decreased linearly with increase in the number of freeze-thaw cycles. The mode I and mode II fracture toughness decreased linearly with increase in the freezing temperature in a freeze-thaw cycle. The damage factor increased with increase in the number of freeze-thaw cycles, and, additionally, its relationship with mode I and mode II fracture toughness exhibited a linear behavior.

    Keywords: Freeze-Thaw Cycle, Mode I Fracture Toughness, Mode II Fracture Toughness, Freezing Temperature, Cement Mortar
  • I. Kheyrandish, M. Ahmadi*, H. Jahankhah Pages 979-999

    During an earthquake, the better performance of segmental tunnel lining, compared to the continuous in-cast concrete lining, is generally related to the joints between segments. In order to better understand the influence of the segment joints, their effect on the internal forces induced in tunnel lining simultaneously with the effects of the other influential parameters should be considered. In this work, the segmental joints were simulated by the representative stiffnesses and effects of these characteristics in relation to the other parameters such as the soil-liner interface behavior, number of segments in each ring and thickness of segments on the internal forces induced in structure were investigated. For this purpose, 2D numerical analyses were performed and the results obtained were discussed. Results showed that under the seismic condition, the components that had the most significant role on the internal axial forces induced in the segmental lining were rotational stiffness and axial stiffness of joints. Also the bending moments were more affected by the rotational stiffness. Generally, the radial joint stiffness had a less effect on the induced internal forces. With increase in the number of segments and their thickness, the effect of joint stiffness on the internal forces increases and the design of joints should be given more attention; however, the effects of joint stiffness and frictional behavior at the soil-liner interface on the maximum induced forces are almost independent from each other. Also in a specified joint behavior, by variation in each one of the other parameters including the soil-liner interface condition, number of segments and their thickness, the absolute magnitude of the maximum induced internal forces sometimes change significantly.

    Keywords: Finite Element Method, Segmental Lining Joint, Interface Friction, Tunnel Support Systems, Seismic Design
  • H. Sarfaraz, M.H. Khosravi*, M. Amini Pages 1001-1011

    In layered and blocky rock slopes, toppling failure is a common mode of instability that may occur in mining engineering. If this type of slope failure occurs as a consequence of another type of failure, it is referred to as the secondary toppling failure. “Slide-head-toppling” is a type of secondary toppling failures, where the upper part of the slope is toppled as a consequence of a semi-circular sliding failure at the toe of the slope. In this research work, the slide-head-toppling failure is examined through a series of numerical modeling. Phase 2, as a software written based on the finite element method, is used in this work. Different types of slide-head-toppling failures including blocky, block-flexural, and flexural are simulated. A good agreement can be observed when the results of the numerical modeling are compared with those for the pre-existing physical modeling and analytical method.

    Keywords: Rock Slopes, Slide-Head-Toppling, Numerical Modeling, Finite Element Method
  • A. Hasanzadeh, Sablouei, S.M. Moosavirad* Pages 1013-1029

    The electrocoagulation/flotation process is a novel approach in mining industry that is implemented to return Cu metal to the production cycle, which improves copper recovery and reduces waste water. In this research work, the response surface methodology was applied to optimize the factors effective in Cu metal recovery and sludge volume produced from thickener overflow. To this end, the D-optimal experimental design was utilized. The influences of four independent parameters including the electrolysis time, initial pH, current density, and electrodes type were studied to investigate the initial Cu grade percentage (28%) and sludge volume produced from thickener overflow. All these parameters were found to have important effects on the Cu metal recovery and the sludge volume produced. The linear and quadratic models were utilized for the Cu grade and sludge volume, respectively. The importance of the independent variables and the interaction between them was assessed by ANOVA. The optimum operating conditions with 27.22% Cu grade were taken to be: electrolysis time: 6.5 min, initial pH: 6.7, current density: 50.2 A/m2</sup>, and electrode type: Fe-Al. Similarly, for the produced sludge volume of 861 cm3</sup>, the following conditions were found: electrolysis time: 15 min, initial pH: 4.1, current density: 48.7, and electrode type: Fe-Al. The outcomes underscored a practical viewpoint of electrocoagulation, known as an acceptable method for Cu recovery from mine industrials, especially in mineral processing plants.

    Keywords: Copper Recovery, Electrocoagulation Flotation, Mining Industry, D-Optimal Experimental Design, Optimization
  • G. Ranjbar, K. Shahriar*, K. Ahangari Pages 1031-1043

    According to the wide application of segmental lining in mechanized tunneling, recognizing the behavior of segmental lining joints is important in tunnels designing. In the structural analysis of the tunnel segmental lining, segmental joints can be considered as elastic joints, and their stiffness characteristics are affected by the rotational, shear, and axial stiffness. The purpose of this work is to investigate the effect of the rotational, shear, and axial stiffness of segmental lining joints on the internal forces (bending moment and axial force)under the static conditions. For this purpose, a 3D numerical analysis was carried out using the ABAQUS software. The results obtained show that by increasing the rotational stiffness of the segmental joint, the bending moment increases, and for lower values of rotational stiffness, the bending moment variations are higher, while the axial force variations are very slight in comparison with the bending moment. By increasing the axial and shear stiffness of the segmental joint, changes of the bending moment and axial force in segmental lining are negligible.

    Keywords: Segmental Lining, Joint Stiffness, Internal Forces, Static Loading, Numerical Analysis
  • R. Razzaghzadeh, R. Shakoor Shahabi*, A. Nouri Qarahasanluo Pages 1045-1059

    The appropriate operating of mining machines is affected by both the executive and environmental factors. Considering the effects and the related risks lead to a better understanding of the failures of such machines. This leads to a proper prediction of the reliability parameters of such machines. In this research work, the reliability and maintainability analysis of the loading and haulage machines in the Sungun Copper Mine, considering the repair condition as multiple repairable units, was performed. For this purpose, the data necessary for the loading and haulage equipment including 2 loaders and 8 dump trucks for a 15-month period was collected and categorized in 10 operational units after the system and sub-systems of the department were determined. Initially, the time between failures (TBFs) and time to repair (TTR) for each unit was calculated. Then 20 sub-systems were developed. Primarily, the Stata software was utilized to carry out the heterogeneity test for all the sub-systems. In consequence, most of the sub-systems were regarded as the heterogeneous ones, except for 7 of them including the dump truck units 1, 2, 3, 4, 5, 7, and 8 in TBFs. Hence, "PHM" that is a covariate-based model displayed the heterogeneous group. Its reliability function was also estimated. For the next step, the trend tests were done on the non-heterogeneous sub-systems by means of the Minitab software. The homogeneous sub-systems with failure trend were modeled by “NHPP”. Afterwards, the non-trended sub-systems formed the data group. Later, the correlation tests were modeled by “HPP”. Finally, the reliability and maintainability functions were calculated with the 95% confidence level.

    Keywords: Reliability, Maintainability, Multiple Repairable Units, Sungun Copper Mine
  • S. Salarian, O. Asghari*, M. Abedi, S.K. Alilou Pages 1061-1081

    This work aims at figuring out the spatial relationships between the geophysical and geological models in a case study pertaining to copper-sulfide mineralization through an integrated 3D analysis of favorable target. The Ghalandar Skarn-Porphyry Cu Deposit, which is located in NW Iran, is selected for this research work. Three geophysical surveys of direct current electrical resistivity and induced polarization tomography along with magnetometry are performed to construct the physical properties of electrical resistivity, chargeability, and magnetic susceptibility, respectively. Inverse modeling and geostatistical interpolation are utilized to generate the physical 3D models. A 3D model of Cu grade is generated using ordinary kriging; however, the indicator kriging method is run to design a 3D model of rock types through incorporating the drilling results. Block models of geophysical and geological characteristics are cast in a similar 3D mesh to investigate their relationships in copper mineralization. A concentration-volume multi-fractal method is utilized to divide each model into its sub-sets, where the most productive portions in association with Cu-bearing mineralization are distinguished. Note that sub-sets of geophysical models are spatially matched with geological models of Cu grade and rock types. The zones with low electrical resistivity, high chargeability, and low magnetic susceptibility correspond to the main source of Cu mineralization in a dominated skarn rock type setting.

    Keywords: Multi-Fractal Model, Geostatistics, Electrical Chargeability, Electrical Resistivity, Magnetic Susceptibility
  • H. Jafari, H. Abdollahi*, M. Gharabaghi, A.A. Balesini Pages 1083-1093

    In this research work, solvent extraction and stripping of zinc ions from a Zn-Mn-Cd-bearing solution was investigated using D2EHPA as the extractant in a chloride medium. The efficiency of the extraction and stripping stages was evaluated separately, and different parameters such as the pH, extractant concentration, reaction temperature, and contact time were studied. Based on the results obtained, 97% of zinc, 14% of manganese, and 3% of cadmium were extracted at pH = 2.5, 10% (v/v) of D2EHPA, and 40 °C from the solution containing 5 g L-1</sup> of each metal ion. The stripping isotherms of zinc, manganese, and cadmium at different pH values showed that manganese and zinc were stripped at two different pH values. Thus more than 70% of manganese and more than 90% of zinc were stripped at pH = 2.5 and pH = 0.5, respectively. Kinetic studies indicated that the extraction and stripping of zinc in the first 0.5-1 minute was high. The McCabe–Thiele diagrams showed that two stages of extraction and two stages of stripping in the continuous counter-current flow condition were adequate to separate zinc from Mn and Cd. The dominant Zn species extracted by D2EHPA was ZnCl+</sup>, and the values for the thermodynamic parameters ΔHo</sup>, ΔSo</sup>, and ΔGo</sup> were 25.65 kJ mol−1</sup>, 79.20 J K−1</sup> mol−1</sup>, and 0.86 kJ mol−1</sup>, respectively, which showed that the reaction was endothermic at equilibrium.

    Keywords: Solvent Extraction Stripping, D2EHPA, Chloride Solution, Zn-Mn-Cd Ions, McCabe-Thiele Diagram
  • A. Mozafari, A.H. Bangian Tabrizi*, M. Taji, A. Parhizkar Pages 1095-1104

    In this paper, we present an integrated model to find the optimum size of blast block that uses (i) a multi-criteria decision-making method to specify the applicable size of the mineable block; (ii) a linear programming method for the selection of the blasted areas to be excavated and in deciding the quantity of ores and wastes to be mined from each one of the selected blocks. These two methods use improved estimates of the orebody characteristics utilizing the blast hole data in addition to the usual borehole statistics to improve the prediction accuracy of the block level ore body characteristics. This work aims to make a mathematical model to figure out the ideal width and length of the blast block in order to curtail drilling and blasting expenses in open-pit mines. As a consequence, the effective blast block size is heeded so as to decrease the expenses of drilling and blasting. Furthermore, a complete set of actual principles is presented to specify the applicable size of the mineable block by means of the multi-criteria decision-making method of fuzzy logic. The aforementioned model is practiced to forecast the block size necessary for the purpose of production planning. Next, a mixed integer programming model is developed to blast planning in order to select the optimal size of the blast block by considering the mineable block. The proposed model is applied in the Chadormalu iron ore mine and the rationality of the model is demonstrated by the outcomes of dissimilar circumstances.

    Keywords: Blast Block Size, Mineable Block, Optimization, Open-Pit Mine, Mixed Integer Programming, Fuzzy Logic
  • J. Mohammadi, M. Ataei, R. Kakaie, R. Mikaeil*, S. Shaffiee Haghshenas Pages 1105-1119

    Prediction of the production rate of the cutting dimensional stone process is crucial, especially when chain saw machines are used. The cutting dimensional rock process is generally a complex issue with numerous effective factors including variable and unreliable conditions of the rocks and cutting machines. The Group Method of Data Handling (GMDH) type of neural network and Radial Basis Function (RBF) neural network, as two kinds of the soft computing method, are powerful tools for identifying and assessing the unpredicted and uncertain conditions. Hence, this work aims to develop prediction models for estimating the production rate of chain saw machines using the RBF neural network and GMDH type of neural network, and then to compare the results obtained from the developed models based on the performance indices including value account for, root mean square error, and coefficient of determination. For this purpose, the parameters of 98 laboratory tests on 7 carbonate rocks are accurately investigated, and the production rate of each test is measured. Some operational characteristics of the machines, i.e. arm angle, chain speed, and machine speed, and also the three important physical and mechanical characteristics including uniaxial compressive strength, Los Angeles abrasion test, and Schmidt hammer (Sch) are considered as the input data, and another operational characteristic of the machines, i.e. production rate, is considered as the output dataset. The results obtained prove that the developed GMDH model is able to provide highly promising results in order to predict the production rate of chain saw machines based on the performance indices.

    Keywords: Dimensional Stone, Chain Saw Machine, Production Rate, Group Method of Data Handling, Carbonate Rocks
  • M. Lotfi, B. Tokhmechi* Pages 1121-1133

    Nowadays, Barton’s Joint Roughness Coefficients (JRC) are widely used as the index for roughness and as a challenging fracture property. When JRC ranking is the goal, deriving JRC from different fractal/wavelet procedures can be conflicting. Complexity increases when various rankings outcome from different calculation methods. Therefore, using Barton’s JRC, we cannot make a decision based on the proven mathematical theories because each method has a different rank. Ideally, these rankings must be equal but, in practice, they are different for each method. To solve this problem and to achieve a robust and valid ranking for JRC, Condorcetand Borda count methods have been used. These methods have been proposed as fusion approaches. Re-ranking of JRC using different methods integrated with Condorcet showed confusion in ranking of the JRC4, JRC5, and JRC6 profiles. This ambiguity is equal to equalizing decision conditions about all the three at the examination of the winners, losers, and draws in pairwise matrices. Therefore, Borda Count was applied and resulted in robust rankings. In fact, a new approach for a roughness measurement is presented. A new JRC ranking called JRCN is introduced. This new ranking shows a lower sum of squared errors (0.00390) in comparison with the original JRC ranking method (0.00410) and ranked JRCN1</sub> to JRCN10</sub>. Thus it is proposed to consider JRCN as a new and improved version of JRC rankings.

    Keywords: Asperity, Dimension, Decision-Making, Data Fusion, Uncertainty