فهرست مطالب

فصلنامه مهندسی معدن
پیاپی 52 (پاییز 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/07/04
  • تعداد عناوین: 7
|
  • محمود عبدالهی*، نگار مهربانی مطلق، اسماعیل دره زرشکی، فراز سلطانی صفحات 1-11
    هدف از این تحقیق، بازیابی عناصرنادرخاکی موجود در محلول حاصل از لیچینگ نمونه غیرمغناطیسی کانسنگ آهن گزستان است. محلول مورد بررسی حاوی عناصر نادر سریم (47 میلی گرم بر لیتر)، لانتانیم (67/21 میلی گرم بر لیتر)، نیودیمیم (67/21 میلی گرم بر لیتر) و ایتریم (22 میلی گرم بر لیتر) و و ناخالصی های عمده ای از جمله آهن (III) (33/15727 میلی گرم بر لیتر)، کلسیم (33/353 میلی گرم بر لیتر) و فسفر (67/1156 میلی گرم بر لیتر) بود. غلظت عناصرنادرخاکی در محلول، در مقابل ناخالصی ها بسیار کم بود بنابراین روش های حذف آنها به ویژه آهن مورد بررسی قرار گرفت. از جمله این روش ها ترسیب جز به جز عناصر نادر، آهن و فسفات و نیز ترسیب عناصر نادر و کلسیم با افزایش دمای محلول لیچینگ و باقی ماندن یون های آهن داخل محلول بود. نتایج نشان داد این روش ها در تغلیظ بیشتر عناصر نادر خاکی موفق بودند و به ترتیب تا دو و سه برابر باعث تغلیظ آنها نسبت به میزان اولیه در محلول شدند. نتایج جذب عناصر نادر خاکی از محلول تغلیظ یافته به روش ترسیب این عناصر با افزایش دمای محلول بسیار مطلوب بود و میزان حذف آهن در این روش حدود 98 درصد به دست آمد.پس از تغلیظ محلول، آزمایش جذب به صورت ناپیوسته (Batch) با رزین کاتیونی Dowex50 WX4 بر روی محلول انجام گرفت. نتایج نشان داد بیشترین میزان بازیابی عناصر نادر سریم، لانتانیم، نیودیمیم و ایتریم بر روی رزین به ترتیب برابر 11/99، 67/98، 0/99، 27/97 درصد به دست آمد
    کلیدواژگان: ».عناصر نادر خاکی، کانسنگ آهن گزستان، ترسیب، تبادل یونی، Dowex50 WX4
  • فرهنگ وصال، رضا شکورشهابی*، آرش ابراهیم آبادی صفحات 12-23

    ببسته شدن پیش از موعد معادن و توقف عملیات معدنکاری، به دلایلی غیر از اتمام ذخیره اقتصادی معدن و در اثر عوامل مختلف داخلی و محیطی هر معدن صورت می گیرد. در این تحقیق که با هدف شناسایی و تحلیل عوامل موثر بر بسته شدن پیش از موعد معدن سنگ آهن چادرملو صورت گرفت. ابتدا مدل جامع ریسک بسته شدن معدن چادرملو بر مبنای شش سری ریسک های اصلی مطابق مدل لارنس تهیه و با توجه به نظر خبرگان مقادیر احتمال و شدت به صورت اعداد قطعی محاسبه گردید. سپس با توجه به ماهیت مساله، شناسایی و رتبه بندی عوامل موثر در بسته شدن پیش از موعد معادن سطحی در قالب یک مساله سلسله مراتبی طراحی گردید. بدین منظور از روش تحلیل سلسله مراتبی فازی بهره گرفته شد. این مدل در سطح معیارها شامل چهار مولفه اصلی شامل احتمال وقوع، میزان تاثیر، عدم اطمینان تخمین و توانایی سازمان در واکنش به ریسک و در سطح آلترناتیوها شامل فاکتورهای مختلف ریسک زا در فعالیت های معدنی می باشد. محاسبه اوزان نسبی و نهایی هریک از معیارهای و عوامل ایجاد ریسک بسته شدن پیش از موعد معدن انجام گردید. نتایج مدل ریسک بسته شدن نشانگر رده بندی «متوسط» بسته شدن پیش از موعد معدن چادرملو می باشد و ریسک های زیست محیطی و اجتماعی دارای بالاترین امتیازها نسبت به بقیه عوامل می باشند. نتایج محاسبات مدل بر مبنای تحلیل سلسله مراتبی فازی، نشان می دهد که عوامل اقتصادی، زیست محیطی و فنی به عنوان اصلی ترین دلایل بسته شدن پیش از موعد معدن چادرملو می باشد

    کلیدواژگان: بستن پیش از موعد معدن، تصمیم گیری چند معیاره، روش تحلیل سلسله مراتبی فازی، معدن سنگ آهن چادرملو
  • کامیار طلوعی، احسان موسوی*، امیرحسین بانگیان تبریزی، پیمان افضل، عباس آقاجانی بزازی صفحات 24-40

    برنامه ریزی تولید بلند مدت در معادن روباز یک امر بسیار حیاتی در برنامه ریزی معدن می باشد و توزیع جریان نقدینگی را در سراسر عمر معدن مشخص می نماید. هدف برنامه ریزی، بیشینه کردن ارزش خالص فعلی با در نظر گرفتن همه محدودیت های عملیاتی از قبیل: شیب، آمیختن عیارهای مختلف، تولید ماده معدنی و ظرفیت استخراج است. عدم قطعیت های مرتبط با داده های مدل، نقش بسزایی در بهینه سازی برنامه های تولید بلند مدت دارند. در میان عدم قطعیت ها، عدم قطعیت عیار، سهم عمده ای را ایفا می کند. در این مقاله مدل های ترکیبی بوسیله روش آزادسازی لاگرانژی (LR)، روش آزادسازی لاگرانژی تعمیم یافته (ALR) و الگوریتم کرم شب تاب (FA) برای حل مساله برنامه ریزی تولید بلند مدت معادن روباز با فرض قطعیت و همچنین، با در نظر گرفتن عدم قطعیت عیار ارایه شده اند. الگوریتم کرم شب تاب برای به روزرسانی ضرایب لاگرانژ مورد استفاده قرار گرفته شده است. رویکردهای جدید پیشنهاد شده با نتایج روش های ترکیبی حاصل از آزادسازی لاگرانژی و آزادسازی لاگرانژی تعمیم یافته با الگوریتم ژنتیک (GA) و روش سنتی زیرگرادیان (SG) مقایسه شده اند. برای حل و اعتبارسنجی مدل به دست آمده، معدن سنگ آهن چادرملو به عنوان مورد مطالعاتی مناسب، در نظرگرفته شده است. نتایج حاصل از مطالعه موردی نشان می دهد که استراتژی ترکیبی ALR-FA می تواند راه حل نزدیک به بهینه را نسبت به روش های دیگر ارایه کند؛ بطوری که، در طول یک دوره زمان بندی دوازده ساله، میانگین ارزش خالص فعلی با استفاده از روش ترکیبی پیشنهادی %11/20 بیشتر از روش سنتی موجود است. همچنین، سرعت CPU از مدل پیشنهادی، 7/4 درصد بیشتر از دیگر روش ها حاصل شد.

    کلیدواژگان: معادن روباز، برنامه ریزی تولید بلند مدت، عدم قطعیت عیار، آزادسازی لاگرانژی، الگوریتم کرم شب تاب
  • مرتضی شناور، مجید عطایی پور*، مهدی رحمان پور صفحات 41-50

    برنامه ریزی تولید در معادن زیرزمینی همچنان یک فرآیند طراحی دستی است و ابزارهای مناسب برای تهیه برنامه ریزی تولید بهینه برای این معادن وجود ندارد. دستیابی به نتیجه بهینه واقعی از طریق برنامه ریزی دستی به دلیل پیچیدگی معادن زیرزمینی و مشکلات برنامه ریزی تولید در این معادن امری غیرممکن است. با توجه به افزایش روز افزون مصرف مواد معدنی از یک طرف و افزایش عمق ذخایر معدنی از طرف دیگر، تلاش برای دستیابی به روش های جامع بهینه سازی برنامه ریزی تولید در معادن زیرزمینی و علی الخصوص روش های استخراج بزرگ مقیاس با نرخ تولید بالا اجتناب ناپذیر است. از بین روش های استخراج زیرزمینی، روش استخراج تخریب در طبقات فرعی روشی متداول برای استخراج سنگ های سخت با نرخ تولید بالا می باشد و مطالعات بسیار محدودی در زمینه برنامه ریزی تولید بلند مدت برای این روش وجود دارد. در این مقاله، برای بهینه سازی برنامه ریزی تولید روش استخراج تخریب در طبقات فرعی، یک مدل جدید ریاضی با هدف بیشینه کردن ارزش خالص فعلی (NPV) ارایه شده است. محدودیت های فنی و اجرایی روش استخراج تخریب در طبقات فرعی مانند محدودیت های بازکننده ها و آماده سازی ها، ظرفیت تولید، هندسه طبقات فرعی و دسترسی به ذخیره در این مدل منظور شده اند. مدل ارایه شده بر روی یک مدل بلوکی اقتصادی اجرا و حداکثر NPV تعیین شد. مقایسه نتایج به دست آمده با نتایج حاصل از روش برنامه ریزی دستی، افزایش قابل توجهی در NPV عملیات معدنکاری را نشان می دهد.

    کلیدواژگان: بهینه سازی، برنامه ریزی تولید، معدنکاری زیرزمینی، ارزش خالص فعلی، تخریب در طبقات فرعی
  • فرشته حسن زاده، محمود شمس الدینی نژاد، غلامرضا رحیمی پور* صفحات 51-62

    کانسار مس پورفیری درآلو در 130 کیلومتری جنوب استان کرمان و در زون متالوژنی دهج- ساردوییه واقع شده است. میزان ذخیره اقتصادی تخمین زده شده برای کانسار تا سال 1398، 294 میلیون تن با متوسط عیار مس 35/0 درصد می باشد. مطالعه شاخص های منطقه بندی در تشخیص نوع کانسار، موقعیت و تعیین عمق توده معدنی کاربرد دارد. در این مطالعه شاخص های منطقه بندی استانداردی که در شناخت وضعیت قرارگیری کانسار های مس پورفیری جهان کاربرد دارد، در کانسار مس درآلو با یکدیگر مقایسه گردیدند. از میان این شاخص ها، شاخص منطقه بندی Cu/Mo و پس از آن شاخص های (Zn) (Pb)/ (Cu) (Mo) رفتار قانونمندی در مقایسه با شاخص های دیگر از خود نشان می دهند که روند آن ها به طورر پیوسته نزولی از سطح به عمق کاهش پیدا می کنند. بر اساس مقادیر عددی شاخص منطقه بندی (Zn) (Pb)/ (Cu) (Mo) کانسار های استاندارد مس پورفیری، توده معدنی درآلو در ارتفاع مطلق 2950 تا 2750 متری و عمق هاله های زیر کانساری از ارتفاع 2750 تا 2550 متری تعیین گردید درحالی که بر اساس مقادیر عددی شاخص Cu/Mo، عمق نهایی هاله های زیر کانساری 2425 متر تخمین زده شد که البته نتایج هر دو شاخص یکدیگر را تایید و با یکدیگر همپوشانی دارند. همچنین با استفاده از قدرت تولید خطی عناصر در افق های مختلف ردیف زونالیته عناصر به صورت Mo- (V, Co)- Au- Ag- Ni- Pb- As- Sb- Cu- (Zn,Cd,Mn) از سطح به عمق محاسبه گردید به گونه ای که بیشترین مولیبدن متعلق به ارتفاع مطلق 2550 متر در عمیق ترین بخش کانسار و بیشترین مقدار روی در ارتفاع 2950 متری (سطح کانسار) ثبت شد. با برسی شاخص ها و توالی عناصر مشخص گردید که هاله های فوق کانساری شسته شده و از بین رفته اند و توده معدنی نزدیک سطح زمین قرار گرفته است.

    کلیدواژگان: ردیف زونالیته، شاخص منطقه بندی، کانسار مس پورفیری، توده معدنی درآلو
  • مجتبی ربیعی وزیری، حسین توکلی، مجتبی بهاالدینی* صفحات 63-77

    ارایه تخمینی مطمین از جهت داری صفحه ناپیوستگی حاصل از درزه های متعلق به یک دسته درزه از اهمیت ویژه ای در مطالعات و تحلیل های مکانیک سنگ برخوردار است. روش های رایج در تعیین این جهت داری به صورت قطعی و بدون در نظر گرفتن قابلیت اطمینان موجود در محاسبات ارایه شده اند. امروزه در علوم مهندسی روش های آماری و احتمالاتی برای بررسی عدم اطمینان موجود در داده ها و همچنین اعتبارسنجی جواب ها و روش های محاسباتی، به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند و تاکید آن ها بر مشخص نمودن موارد مجهول و ناشناخته موجود در تحلیل ها می باشد. در این مطالعه روشی جدید در محاسبه صفحه ناپیوستگی حاصل از یک سری درزه متعلق به یک دسته درزه بر مبنای روش احتمالاتی شبیه سازی مونت کارلو ارایه شده است و برای بررسی آن، نتایج حاصل با روش برداری رایج مقایسه شده است. بررسی دو روش قطعی و احتمالاتی توسط تحلیل عددی المان مجزا نشان داد که روش جدید بدلیل در نظر گرفتن افزایش قابلیت اطمینان و شبیه سازی بر مبنای تمامی حالات از طریق تعیین توابع توزیع آماری و نمونه برداری تصادفی از آن ها، نسبت به روش رایج مناسب تر است. این برتری در مورد جهت داری های توسعه یافته در دو سوی مرز شبکه به طور بارز دیده می شود. همچنین بررسی تعیین جهت شیب و مقدار شیب صفحه ناپیوستگی حاصل از یک دسته درزه نشان داد که در شرایطی که قطب درزه های یک دسته درزه در یک سوی شبکه استریونت قرار -گیرند، محاسبات روش رایج از قابلیت اطمینان بیش از 98% برای جهت شیب و مقدار شیب برخوردار می باشند. در حالی که این محاسبات برای جهت داری هایی که در دو سوی مرز شبکه باشند، قابلیت اطمینان آن ها به بیش از 95% برای جهت شیب و بیش از 87% برای مقدار شیب کاهش خواهد یافت.

    کلیدواژگان: تحلیل احتمالاتی، تحلیل قابلیت اطمینان، جهت داری ناپیوستگی ها، توابع توزیع احتمال
  • سید مهدی پورهاشمی، کاوه آهنگری*، جعفر حسن پور، سید مصلح افتخاری صفحات 79-88
    تونل سازی مکانیزه در سنگ سخت با چالش ها و ریسک های متفاوتی همراه است که یکی از آن ها مساله نرخ نفوذ ماشین حفار تمام مقطع و وقوع پدیده آسیاب کاری و ایجاد تراشه های حفاری در شرایط مختلف زمین شناسی و ژیومکانیکی می باشد. در شرایطی که مقاومت سنگ زیاد و میزان درزه داری آن کم باشد، نرخ نفوذ ماشین کاهش یافته و به جای تشکیل تراشه های سنگی در سینه کار تونل، سنگ اصطلاحا آسیاب می گردد. در این شرایط که آسیاب کاری نام گذاری شده است، تونل سازی با سایش و مصرف زیاد ابزار برشی و همچنین کاهش شدید راندمان عملیات حفاری همراه است. در این مقاله، مرز دو فرآیند آسیاب کاری و تشکیل تراشه بررسی می شود و معیاری برای تعیین حداقل نیروی نرمال در شرایط مختلف ژیومکانیکی که برای ایجاد تراشه لازم است ارایه می گردد. به این منظور، داده های مربوط به پروژه های تونل انتقال آب کرمان و تونل توسعه جنوبی خط 6 متروی تهران مورد استفاده قرار می گیرد. در این راستا با مقایسه مقادیر نیروی نرمال وارد بر ابزارهای برشی و نرخ نفوذ حاصل، آستانه تغییر شرایط از پدیده آسیاب کاری به تشکیل تراشه مشخص می شود. نتایج حاصل نشان می دهد مقدار نیروی نرمال لازم که باید از سوی دیسک کاتر به توده سنگ دربرگیرنده سینه کار تونل اعمال شود تا حفاری در شرایط ایجاد تراشه رخ دهد برای سنگ هایی با مقاومت فشاری متوسط، بالا و خیلی بالا به ترتیب برابر با 130، 210 و 225 کیلونیوتن می باشد. همچنین با بررسی داده های خط 6 مترو، نقش درزه داری در فراهم نمودن شرایط تشکیل تراشه بررسی گردید و نتیجه حاکی از آن بود که مرز بین آسیاب کاری و تشکیل تراشه برای سنگ هایی با مقاومت متوسط، می تواند در RQD=75% باشد. همچنین مشخص گردید که با عبور نرخ نفوذ از آستانه ای خاص، افزایش اندکی در نیروی نرمال موجب افزایش قابل ملاحظه نرخ نفوذ می شود که این موضوع افزایش راندمان و کاهش هزینه های عملیاتی را در پی دارد.
    کلیدواژگان: ماشین حفار تمام مقطع، آسیاب کاری، تشکیل تراشه، تونل کرمان، خط 6 متروی تهران
|
  • Mahmoud Abdollahy *, Negar Mehrabani Motlagh, Esmaeil Darehzereshki, Faraz Soltani Pages 1-11
    Rare earth elements are generally separated from the leaching solution by concentration as a by-product of the processing plants. Among the main problems of their separation and extraction is the low level of them in the leaching stage. This study aimed to recover available rare earth elements from leaching solution of the non-magnetic sample of the Gazestan iron ore. The solution under investigation contained low concentrations of the rare elements cerium, lanthanum, neodymium, and yttrium, along with significant impurities including ferric ions, calcium, and phosphorus. Therefore, the removal of impurities, especially iron, were investigated. In this regard, it was tried to precipitate rare earth elements as fractional. The two main methods examined, 1) fractional precipitation of rare elements, iron and phosphate, and 2) precipitation of rare elements and calcium while increasing the solution temperature and remaining iron in the solution. Finally, the results of the two methods showed that rare earth elements were concentrated effectively. The REEs concentrated around two to three times higher than their initial level in the concentration step. After that, the adsorption experiments were performed on a batch scale by the Dowex50 WX4 cationic resin. Some experiments were also considered to investigate the effect of temperature enhancement on the adsorption of REEs on resin from the concentrated solution. As the temperature increased, the adsorption of the REEs from the solution increased significantly. In this case, the removal of iron was around 98%. The maximum adsorption of cerium, lanthanum, neodymium, and yttrium on the resin was, 99.11%, 98.67%, 99.0%, and 97.27%, respectively.
    Keywords: Rare Earth Elements, Ion exchange, Precipitation, Dowex 50 WX4
  • Farhang Vesal, Reza Shakoor Shahabi *, Arash Ebrahim Abadi Pages 12-23

    A mine closure plan is implemented while mine’s deposit is totally exhausted. It is necessary to precisely identify and analyze these factors and their impacts on mine’s life. In this research, with the purpose of identifying and analyzing the factors affecting the premature closure of Chadermaloo Iron ore mine, a comprehensive risk closure model of Chadormalou mine was developed based on the Laurence’s closure risk model. With this respect, in order to assess the probabilities and consequences of broad and sub-issue closure risks, questionnaires have been provided and distributed through the seven experts in case study mine site and filled questionnaires based on experts’ judgment collected to obtain certain values of risks. In the next step, identification and ranking of the factors affecting the premature closure of surface mines was designed in a hierarchical structure in order to predict and take appropriate measures. The model at the level of criteria includes four main components consists of probability of occurrence, consequence, uncertainty of estimation and ability of the organization in responding to risk. The alternatives comprises risk factors in the social, political, economic, environmental, legal, technical, safety and health issues. Whole calculations were performed in accordance with Chang approach through Fuzzy Analytical Hierarchy Process (FAHP) to evaluate and rank relative and final weights of each criterion involved in premature closure risk assessment. The results of application of closure risk model to Chadormaloo mine demonstrated that the mine is classified as "moderate" from premature closure point of view. The closure probability of 30 percentage shows the mining activities are able to be continued. This implies more attention should be paid to eliminate or minimize the impacts of these issues within mine’s planning and design.

    Keywords: Premature Mine Closure, MCDM, FUZZY AHP, Chadormaloo Iron Ore Mine
  • Kamyar Tolouei, Ehsan Moosavi *, AmirHossein Bangian Tabrizi, Peyman Afzal, Abbas Aghajani Bazzazi Pages 24-40

    Long-term production scheduling in open-pit mines is a crucial issue in mining planning and determines the distribution of cash flow throughout the life of the mine. The purpose of the planning is to maximize the net present value by taking into account all operational constraints such as slope, mixing of different grades, mineral production, and extraction capacity. The uncertainties associated with model data play an important role in optimizing long-term production plans. Among the uncertainties, grade uncertainty plays a major role. In this paper, hybrid models are presented by the Lagrangian relaxation (LR) method, augmented Lagrangian relaxation (ALR) method, and firefly algorithm (FA) to solve the long-term production scheduling problem of open-pit mines with the assumption of deterministic and also considering the grade uncertainty. The firefly algorithm is used to update the Lagrange multipliers. The newly proposed approaches are based on optimizing Lagrangian multipliers and comparing them with the results of combined Lagrangian relaxation method and augmented Lagrangian relaxation with the Genetic Algorithm (GA), and the traditional sub-gradient (SG) method. For solving and validating the obtained model, Chadarmelo iron ore mine is considered as a suitable case study. The results of the case study show that the combined strategy (ALR-FA) can provide a near-optimal solution over other methods such that, over a given period, the net present value using the proposed hybrid approach is 20.11% higher than the traditional method is available. Also, the CPU speed of the proposed model is 4.7% more than the other methods.

    Keywords: Open-pit mine, long-term production scheduling, Grade Uncertainty, Lagrangian relaxation, firefly algorithm
  • Morteza Shenavar, M. Ataeepour *, Mehdi Rahmanpour Pages 41-50

    Production planning in underground mines is still a manual process and there are no suitable tools for optimal production planning for these mines. It is impossible to achieve a real optimum result through manual programming because of the complexity of underground mines and production planning problems in these mines. Due to the increasing consumption of minerals on one hand and the depth of mineral reserves, on the other hand, efforts to achieve comprehensive production planning optimization methods in underground mines and especially large-scale production methods with high production rates are inevitable. Among the underground mining methods, sublevel caving is a common method for hard rock mining, and there are very few studies of long-term production planning for this method. In this paper, a new mathematical model with the aim of maximizing the net present value (NPV) is presented to optimize the production planning of the sublevel caving method. The technical and operational constraints of the sublevel caving method such as development constraints, production capacity, sublevels geometry, and storage access are included in this model. The proposed model was implemented on an economic block model and the maximum NPV was determined. A comparison of the results obtained with the results of manual planning shows a significant increase in NPV mining operations.

    Keywords: Optimization, Production Planning, Underground mining, Net Present Value, Sublevel caving
  • Fereshteh Hasanzadeh, Mahmoud Shamsaddini اejad, GholamReza Rahimipour * Pages 51-62

    The porphyry copper deposit of Daralu is located 130 km south of Kerman province and in the metallogenicall zone of Dehaj-Sardouiyeh. The estimated Mineral storage of the deposit until 2019 is 294 million tons with an average grade of 0.35% Cu. The study of lithogeochemical zonality indicators is used to identify the type of deposit, determine the location and depth of the ore body. In this study, standard lithogeochemical zonality indicators that are used to identify the position of the world's porphyry copper deposits were compared with each other in the Daralu porphyry copper deposit. Among these indicators, the Cu/Mo zonality index and then the (Zn*Pb)/(Cu*Mo) show legal behavior Compared to other indicators, and their trend is steadily declining from surface to depth. Based on the numerical values of the zonality index (Zn*Pb)/(Cu*Mo) for the standard porphyry copper deposits, the ore body in Daralu deposit is located at an absolute height of 2950 to 2750 meters and the depth of the sub ore primary lithogeochemical haloes of the deposit were determined from 2750 to 2550 m. However, based on the numerical values of the Cu/Mo index, the final depth of the sub ore primary lithogeochemical haloes was estimated at 2425m, although the results of both indicators confirmed each other and overlapped. Also, by using the linear lithogeochemical productivity of the elements in different horizons, the lithogeochemical zonality sequence of the elements was calculated in the form of Mo-(V,Co)-Au-Ag-Ni-Pb-As-Sb-Cu-(Zn,Cd,Mn) from the depth to surface. The highest molybdenum value belonging to the absolute height of 2550 meters (the deepest part of the deposit) and the highest amount of lead were recorded at absolute height of 2950 meters (deposit surface). Indices and sequence of elements was determined that the supra ore is washed away and mineral mass is close to the surface.

    Keywords: Elemental sequence, Zonality index, porphyry copper ore, Daralu ore
  • Mojtaba Rabiei Vaziri, Hossein Tavakoli, Mojtaba Bahaaddini * Pages 63-77

    A reliable estimation of the discontinuity orientation of a joint set is of great importance in rock mechanics studies and interpretations. Common approach for determination of the joint set orientation is based on deterministic approach without considering the reliability of calculations. Nowadays, statistical and probabilistic methods are widely used to investigate uncertainties in the input data as well as validating the output of calculations and outputs where the emphasis is placed on identification of unknowns in analyzes. In this study a new method was presented for calculating the representative discontinuity plane of a joint set based on the Monte Carlo simulation method and the results were then compared with the conventional method. Evaluation of deterministic and probabilistic methods were carried out using distinct element method which showed that the proposed method is more suitable compared to the conventional method due to enhanced reliability in calculation as well as simulating based on considering the statistical distribution function and sampling from them. This advantage can be clearly seen for orientations fall in the edge of hemisphere projection. Furthermore, results of this study showed that when the joints are located on one side of the stereonet, the conventional method has a reliability more than 98%. in determining the dip and dip direction of representative discontinuity plane of a joint set while for orientations fall in the edge of hemisphere projection the reliability is reduced to more than 95% for the dip direction and more than 87% for the dip.

    Keywords: Probabilistic Analysis, Reliability analysis, Discontinuities orientation, Statistical distribution function
  • Seyed Mahdi Pourhashemi, Kaveh Ahangari *, Jafar Hassanpour, Seyed Mosleh Eftekhari Pages 79-88
    Mechanized tunneling in hard rock is associated with various challenges and risks, one of which is the penetration rate of Tunnel Boring Machine and the occurrence of grinding and chipping in various conditions. When the strength of the rock is high and the amount of jointing is low, the penetration rate of the machine is reduced and instead of forming rock chips in the tunnel face. In these conditions, which is called grinding, tunneling is associated with wear and high consumption of cutting tools as well as a severe reduction in the efficiency of excavation operations. In this paper, the boundary between grinding and chipping processes is investigated and a criterion for determining the minimum normal force in different geomechanical conditions required to create chipping condition is presented. For this purpose, data related to Kerman Water Tunnel and Southern extension of Tehran Metro Line 6 tunnel are used. In this regard, by comparing the normal forces on the cutting tools and the resulting penetration rate, the threshold for changing conditions from the grinding phenomenon to chipping is determined. The results show that the amount of normal force required to be applied by the disc cutter to the rock mass to excavate under the chipping conditions for rocks with medium, high and very high uniaxial compressive strength are equal to 130, 210 and 225 kN, respectively. Moreover, by examining the data of Metro Line 6, the role of joints in providing the conditions for chips formation was investigated and the result showed that the boundary between grinding and chipping for medium strength rocks can be at RQD=75%. It was also found that with the penetration rate exceeding a certain threshold, a slight increase in normal force causes a significant increase in the penetration rate, which increases efficiency and reduces operating costs.
    Keywords: TBM, Grinding, Chipping, Kerman tunnel, Tehran metro line 6