فهرست مطالب

مهندسی معدن - پیاپی 53 (زمستان 1400)

فصلنامه مهندسی معدن
پیاپی 53 (زمستان 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/10/01
  • تعداد عناوین: 7
|
  • سجاد محمدی، محمد عطائی*، رضا خالوکاکایی، علی میرزا صفحات 1-16
    فرایند تخریب در روش استخراج جبهه کار طولانی به طور مستقیم بر پایداری و پیوستگی عملیات استخراج تاثیر می گذارد. از این رو پیش-بینی رفتار تخریبی سقف از دو دیدگاه گام های تخریب و مقدار تنش های القایی ایجاد شده در طی آن مسئله ای ضروری در طراحی پروژه های استخراج جبهه کار طولانی است. در این راستا فرآیند تخریب اول که در آن گام تخریب و تنش های القایی بیش از تخریب دوره ای است دارای اهمیت ویژه ای است. بر این اساس در این مقاله به بررسی تنش های القایی ناشی از فرایند تخریب اول از طریق شبیه سازی عددی گسسته پرداخته شده است. برای این منظور تاثیر تغییرات 5 پارامتر مقاومت کلی سقف بلاواسطه به صورت تابعی از مقاومت فشاری تک محوری لایه ها و ضخامت آن ها، ارتفاع سقف بلاواسطه، فاصله لایه بندی در سقف بلاواسطه، عمق معدنکاری و نسبت تنش های برجا بر روی بیشینه تنش های القایی قایم و افقی جلو و پشت جبهه کار با استفاده از نرم افزار UDEC تحلیل شده است. نتایج حاصل شده نشان می دهد که به جز برای نسبت تنش های برجا، روند تغییرات فشارهای پایه ای قایم و افقی جلویی و عقبی نسبت به تغییرات پارامترها یکسان است. همچنین رابطه تمام پارامترها با تنش-های پایه ای به جز ارتفاع سقف بلاواسطه به صورت مستقیم است.
    کلیدواژگان: استخراج جبهه کار طولانی، تخریب اول، تنش های القایی، شبیه سازی عددی گسسته، نرم افزار UDEC
  • بهنام بهنیا، علی عالی انوری*، سید محمدحسن نظری صفحات 17-31

    تزریق فرآیندی است که توسط آن ماده ی تزریق به داخل درز و شکاف ها و فضاهای متخلخل سنگ ها و خاک واردشده و باعث بهبود خصوصیات فیزیکی، مقاومتی و کاهش نفوذپذیری تشکیلات می گردد. در دو دهه گذشته کاربرد نانو ذرات در علوم مهندسی، پزشکی و غیره بسیار شایان و قابل توجه بوده است. در سال های اخیر افزودن نانو ذرات سیلیس، آهن و غیره به بتن، سیمان و کلیه مصالح ساختمانی به دلیل افزایش راندمان و بهبود پارامترهای مهم و اساسی در این صنعت بسیار رو به رشد بوده است. هدف از انجام این تحقیق، تزریق سیمان سوپر فاین به همراه نانو ذرات سیلیس افزودنی با نسبت های W/C مختلف در شرایط فشار تزریق یکسان، توسط سیلندر تزریق انجام گرفت. شبیه سازی محیط های سنگی شکسته، دارای تک درزه و یا یک شکاف توسط فیلتر تیغه ای با ابعاد 40، 50، 60، 80، 100، 150 و 200 میکرون توسط سیلندر تزریق در شرایط آزمایشگاهی صورت گرفته است. نتایج حاصل از عملیات تزریق سیمان سوپر فاین به همراه نانو ذرات سیلیس بیانگر این موضوع است که بهترین و موثرترین عملیات تزریق مربوط به نسبت های1/0.7و 1.1، 3.1، 3.2 W/C: در فیلتر تیغه ای است.

    کلیدواژگان: تزریق، سیمان سوپر فاین، نانو سیلیس، نسبت اختلاط آب و سیمان، بازشدگی درزه
  • حمید گرانیان* صفحات 32-51
    شناسایی الگوهای پراکندگی عناصر و مرتبط نمودن آنها با آنومالی های ژیوشیمیایی یکی از ابزارهای اکتشافی خصوصا در فازهای نیمه-تفصیلی و تفصیلی محسوب می شود. روش هایی که بتواند نمونه ها و عناصر شیمیایی را بطور همزمان مورد تحلیل قرار دهد، برای این منظور پیشنهاد می شود. در این مقاله از دو روش تحلیل تطبیقی خوشه ای (CCA) و الگوریتم خوشه بندی بر اساس توابع توزیع چگالی (DENCLUE) و داده های ژیوشیمیایی در فاز اکتشافی نیمه تفصیلی منطقه خوینرود استفاده شده است. خوشه بندی 165 نمونه ی برداشت از محیط خاکی به همراه نتایج آنالیز 7 عنصر مرتبط با کانی زایی مس- طلای پرفیری یعنی As، Au، Cu، Hg، Pb، S و Zn نشان می دهد که چهار محدوده A، B، C و D مستعد کانی زایی در منطقه قابل مشاهده است. در روش CCA داده ها به 6 خوشه تفکیک شده که خوشه ها به ترتیب شامل عنصر گوگرد به همراه 57 نمونه، 61 نمونه، عنصر سرب به همراه 16 نمونه، عنصر مس به همراه 8 نمونه، عنصر آرسنیک به همراه 7 نمونه و عناصر طلا، جیوه و روی به همراه 17 نمونه است. درحالیکه نتایج خوشه بندی داده ها به روش DENCLUE شامل 5 خوشه به ترتیب به صورت گوگرد با 66 نمونه، 43 نمونه، سرب و روی با 38 نمونه، طلا و مس با 10 نمونه و آرسنیک و جیوه با 8 نمونه می باشد. بخش C2 از محدوده C و بخش D2 از محدوده D به عنوان بهترین محدوده ها با احتمال کانی زایی پرفیری و محدوده A به احتمال کانی زایی رگه ای هیدروترمال پیشنهاد می شود. محدوده های B و D1 نیز با احتمال کانی زایی رگه ای با نیاز به اکتشاف تکمیلی، پیشنهادات بعدی می باشند. همچنین نتایج نشان دهنده ی خوشه بندی بهتر عناصر، انطباق بهتر محدوده های پیشنهادی برای کانی زایی با آنومالی های ژیوشیمیایی عناصر و شرایط زمین شناسی منطقه مورد مطالعه از برتری های الگوریتم DENCLUE می باشد. بنابراین برای ارتباط الگوی پراکندگی عناصر با آنومالی ژیوشیمیایی آنها می توان از این الگوریتم استفاده نمود.
    کلیدواژگان: تحلیل تطبیقی، خوشه بندی DENCLUE، پتانسیل یابی معدنی، آنومالی ژئوشیمیایی چند عنصری، محدوده کانی زایی خوینرود
  • کوروش شهریار*، ناصر بدخشان صفحات 51-62

    پدیده رقیق‎‎ شدگی یکی از پیامد‎های نامطلوب معدنکاری است که در اثر مخلوط شدن ناخواسته باطله و ماده‎ معدنی ایجاد می‎گردد. از آثار نامطلوب رقیق شدگی می‎توان به افزایش هزینه ‎های استخراج، حمل‎ ونقل، فرآوری، افزایش عیار‎حد معدن و تخریب محیط‎زیست اشاره کرد. کنترل رقیق شدگی و اثرات نامطلوب آن نیاز به شناسایی عوامل ایجادکننده رقیق شدگی دارد. بررسی‎های میدانی انجام شده از معدن مس سونگون آذربایجان‎شرقی که به روش روباز استخراج می‎شود، نشان می‎دهد که عواملی نظیر نفوذ دایک‎های عقیم، تماس بلوک‎های باطله و ماده‎معدنی در مرز‎ها، خطاهای نمونه‎ برداری و خطاهای مورفی (خطای انسانی)، فاکتورهای موثر بر ایجاد رقیق شدگی می‎باشند. در این تحقیق به منظور تخمین میزان رقیق شدگی خارجی (رقیق شدگی ناشی از دایک‎ها) معدن مس سونگون، از مدل‎سازی زمین‎ آماری (کریجینگ شاخص) استفاده شده است. میزان رقیق شدگی خارجی معدن (3/11 درصد) محاسبه شد. مقدار رقیق شدگی خارجی نسبت به حداکثر تخمین اولیه‎ ی رقیق شدگی در معادن روباز با ذخایر توده ‎ای، بیشتر به نظر می‎رسید اما با توجه به وجود دایک‎ها این عدد معقول است. برای کاهش رقیق شدگی خارجی ناشی از نفوذ دایک‎ها پیشنهاد استفاده از دستگاه ایکس آر اف مدل 7000 داده شد. داده ‎های آماری موجود قبل و حین استفاده از دستگاه ایکس آر اف نشان داد که هنگام استفاده از دستگاه، عیار میانگین روزانه به دست آمده (واقعی) نزدیکی بیشتری با عیار پیش‎ بینی شده دارد و از میزان رقیق شدگی خارجی ناشی از دایک‎ها در حین عملیات کاهش یافته است.

    کلیدواژگان: رقیق‎ شدگی خارجی، معدنکاری روباز، اندازه ‎گیری رقیق ‎شدگی، کنترل رقیق‎ شدگی، معدن مس سونگون
  • نیلوفر ابدالی محمدی، سید محمد سیدعلیزاده گنجی*، محمد حیاتی صفحات 63-72

    معدن سرب و روی گل زرد در شهرستان الیگودرز استان لرستان واقع شده است و میانگین عیار سرب و روی در این کانسنگ سولفیدی به ترتیب 68/4 و 88/15درصد می باشد. تحقیقات نشان داده است که سرب موجود در کانسنگ به وسیله یون های کلر به صورت کمپلکس محلول در می آید به همین منظور لیچینگ مستقیم سرب بر روی کانسنگ این معدن به-وسیله مخلوط اسید کلریدریک و محلول اشباع نمک طعام انجام گرفت و تاثیر هر یک از پارامترها مانند دما، زمان، درصد جامد پالپ، دور همزدن و غلظت اسید کلریدریک در لیچینگ سرب به صورت سناریو مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان دادند که پارامترهای غلظت اسید کلریدریک، درصد جامد پالپ و زمان بیشترین تاثیر و همزدن پالپ و دما کمترین تاثیر را بر روی بازیابی سرب دارند و در نهایت تحت شرایط بهینه غلظت نمک طعام 355 گرم بر لیتر، زمان60 دقیقه، دما 50 درجه سانتی گراد، درصد جامد پالپ 10 درصد و غلظت اسید کلریدریک 5/1 مول بر لیتر و دور همزنی 1000 دور بر دقیقه، بازیابی لیچینگ سرب حدود 7/91 درصد به دست آمد.

    کلیدواژگان: معدن گل زرد، لیچینگ اسید کلریدریک، محلول اشباع نمک طعام، لیچینگ سرب
  • حسن قاسم زاده، حسن مدنی* صفحات 73-91

    به دلیل افزایش حوادث زیاد در حین کار در معادن، امروزه مطالعات مربوط به حفظ ایمنی و سلامتی پرسنل و بهبود مدیریت ایمنی در حال گسترش است. برای کاهش حوادث و آسیب ها باید به طور پیوسته در معادن ارزیابی ریسک انجام گیرد. بدین منظور دو معدن طلای دره اشکی اردستان و موته اصفهان مورد بررسی قرار گرفت. در اولین مرحله ارزیابی ریسک، اطلاعات خطرات موجود در معادن جمع آوری و در مرحله دوم، احتمال وقوع و شدت اثر آن بررسی و ارزیابی شد. سپس با استفاده از روش های شباهت به گزینه ایده آل و منطق فازی برای ارزیابی خطرات موجود برای پرسنل دو معدن طلای یاد شده توسعه داده شد. کل خطرات بخش های عملیات استخراج و تغلیظ کانسنگ در این معادن 136 مورد بود که در 8 گروه طبقه بندی شد. در نهایت بعد از اتمام محاسبات لازم چندین گروه با ریسک های مختلف به دست آمد. اولین گروه که بیشترین ریسک را داشت شامل انفجارات پیش بینی نشده، مواد منفجره غیراستاندارد، شکست سد باطله، نشت مواد سیانیدی، سقوط افراد در سد باطله، برق گرفتگی هنگام کار با تجهیزات، لغزش یا سرخوردن، عدم استفاده از لباس ایمنی، ورود غیر مجاز به ناحیه استخراجی و انفجار در هنگام اطفاء حریق بود. برطبق نتایج به دست آمده می توان برای جلوگیری از بروز نتایج نامطلوب برنامه ریزی کرد و اقدام مناسبی انجام داد.

    کلیدواژگان: ارزیابی ریسک، منطق فازی، شباهت به گزینه ایده آل
  • محمدمهدی گلابی، سید احمد لاجوردی*، صادق کریم پولی صفحات 92-112

    با توجه به اهمیت بالای شکست هیدرولیکی در صنایع نفت و گاز جهت تحریک و افزایش ظرفیت مخازن نفتی، تحلیل رشد ترک در این محیط ها طی این فرآیند، بسیار حایز اهمیت می باشد. با وجود آن که مقدار تخلخل در این مخازن ممکن است پایین باشد، اما این تخلخل ها و ترک ها حتی در مقیاس میکرو به عنوان نقاط ضعف و ناپیوستگی های محیط به شمار آمده و عامل تعیین کننده ای در تعداد و مسیر ترک ها هستند. در مقاله حاضر، با استفاده از علم مکانیک شکست الاستیک خطی، نحوه ایجاد، رشد و گسترش ترک در نمونه های متخلخل در اثر فشار سیال، به روش اجزای محدود توسعه یافته (XFEM) توسط نرم-افزار اجزای محدود آباکوس، بر اساس معیار حداکثر تنش اصلی و معیار مستقل از حالت شکست، مدل سازی و تحلیل شده است. جهت صحت سنجی روش ارایه شده، نتایج مدل سازی عددی با نتایج تحلیلی موجود به روش KGD مقایسه شده و با خطای 04/0% در حداکثر اندازه دهانه ترک و 87/4% در حداکثر طول ترک، تطابق قابل قبولی حاصل شد. صحت نتایج نشان داد که استفاده از المان های فنر تحت عنوان تکیه گاه الاستیک جهت شبیه سازی خواص الاستیک محیط پیرامونی مدل، می تواند مفید و موثر باشد. فرآیند مدل سازی شکست هیدرولیکی روی تصاویر میکرو سی تی -اسکن سه نمونه واقعی ماسه سنگ انجام و مسیر و نحوه رشد ترک تحلیل و بررسی شده است. همچنین میزان انرژی جذب شده در واحد طول در هر نمونه محاسبه و شکل نهایی گسترش ترک با افزایش فشار تزریق ارایه شده است. در ادامه، با محاسبه درصد فضای خالی قبل و بعد از شکست در هر نمونه، شکست مطلق و نسبی در هر مورد محاسبه و نتایج با یکدیگر مقایسه شده اند. نتایج نشان می دهد که در اثر فشرده شدن و کاهش تخلخل در نمونه ها، انرژی جذب شده در واحد طول کاهش یافته و سطح کمتری از نمونه تحت تاثیر شکست هیدرولیکی قرار می گیرد.

    کلیدواژگان: رشد ترک، روش المان محدود توسعه یافته، محیط متخلخل، مدل سازی عددی، شکست هیدرولیکی
|
  • Sadjad Mohammadi, Mohammad Ataei *, Reza Kakaie, Ali Mirzaghorbanali Pages 1-16
    Investigation of first weighting process due to greater caving span and higher induced stresses when compared to the periodic ones is imperative in the planning stage of a longwall coal mining project. Hence, a reliable prediction of caving span and abutment pressure during this process has major role in stability analysis of operation. This paper presents the results of numerical simulation intended to examine stress distribution in terms of peak abutment pressures during first weighting process in longwall mining. Longwall mining was simulated by incorporating Universal Distinct Element Code (UDEC) to investigate the effects of five critical parameters included roof strata uniaxial compressive strength, immediate roof height, spacing of bedding planes and mining depth and in-situ stresses ratio on vertical and horizontal peak abutment pressures. The results showed that relationships between all critical parameters with the exception of in-situ stresses ratio and front and rear abutment pressures in vertical and horizontal directions are the same. In addition, it was concluded that all parameters have a direct relationship with the rear and front abutment pressures whereas this relationship is indirect for the immediate roof height and the extraction height.
    Keywords: Longwall mining, First weighting process, induced stresses, discontinuous numerical simulation, Universal Distinct Element Code (UDEC)
  • Behnam Behnia, Ali Alianvari *, Seyed Mohammad Hassan Nazari Pages 17-31

    Injection as a conventional method is used to seal permeable dams and tunnel walls. Faults, joints, and layering surfaces exist as open discontinuities of varying degrees in all rocks. Discontinuities can be completely closed or open, affecting the strength and permeability of the rocks. The injection is the process by which the material is injected into the seams and crevices and porous spaces of rocks and soils, improving physical and strength properties and reducing the permeability of the organization. In the last two decades, the use of nanoparticles in engineering, medical sciences, etc has been very significant. In recent years, the addition of silica nano-particles and iron nano-particles to concrete, cement, and all construction materials has been growing rapidly due to increased efficiency and improvement of important and essential parameters in this industry. The purpose of this study was to analyze by a cylinder under high-pressure superfine cement injection press with additive silica nano-particles with different W/C ratios. Simulation of broken rock environments, single-seam or one-sided, has been performed by laboratory blades with dimensions of 40, 50, 60, 80, 100, 150 and 200 microns in laboratory conditions. The results of super-fine cement injection operations with silica nanoparticles indicate that the best and most effective injection operations are W/C: 3/2, 3/1, 1/0.7 and 1/1 ratios in the blade filter.

    Keywords: grouting, Superfine cement, nano-silica, Water, cement mixing ratio, Opening of joint
  • Hamid Geranian * Pages 32-51
    Identification of the element dispersion patterns and relating them to the geochemical anomalies is one of the exploration tools, especially in the semi-detailed and detailed phases. Methods that can simultaneously analyze samples and elements are recommended for this purpose. In this paper, two methods namely, correspondence cluster analysis (CCA) and density-based clustering algorithm (DENCLUE) and the geochemical data of Khoynaroud region have been used. Clustering of 165 soil samples, along with the results of the 7 elements analysis associated to the porphyry copper-gold mineralization, namely As, Au, Cu, Hg, Pb, S and Zn, shows that four A, B, C and D areas are visible with mineralization potential in the study area. In CCA method, the data are divided into 6 clusters. These clusters contain S with 57 samples, 61 samples, Pb with 16 samples, Cu with 8 samples, As with 7 samples and Au, Hg and Zn with 17 samples, respectively. While in DENCLUE method include 5 clusters in the form of S with 66 samples, 43 samples, Pb and Zn with 38 samples, Au and Cu with 10 samples and As and Hg with 8 samples, respectively. Part C2 of area C and part D2 of area D are proposed as the best areas with the possibility of porphyry mineralization and as well as area A with the possibility of hydrothermal vein mineralization. Area B and part D1 with the possibility of vein mineralization and the need for additional exploration are also likely to be the next proposals. The results also show the better clustering of the elements, better adaptation of the proposed areas for mineralization with multi-element geochemical anomalies and geological conditions of the study area are the advantages of DENCLUE algorithm. Therefore, this algorithm can be used to relate the element dispersion pattern with their geochemical anomaly.
    Keywords: Correspondence Analysis, DENCLUE clustering method, Mineralization potential, Multi-element geochemical anomaly, Khoynaroud mineralization area
  • Korosh Shahryar *, NASER BADAKHSHAN Pages 51-62

    The phenomenon of dilution is one of the undesirable consequences of mining that is caused by the unwanted mixing of tailings and minerals. Adverse effects of dilution include increased costs of extraction, transportation, processing, mining grade, and environmental degradation. Dilution control requires identifying the causes of the dilution. Field surveys of the East Azerbaijan Sungun copper mine, which is extracted by the open-pit method, show that factors such as dyke infiltration, contact of tailings blocks and mineral at the borders, sample error Vector and Murphy's errors (human error) are the factors influencing the dilution. In this study, in order to estimate the amount of external dilution (dilution due to dykes) of Sungun copper mine, geostatistical modeling (index kriging) was used. The external dilution rate of the mine (11.3%) was calculated. The amount of external dilution seemed to be higher than the maximum initial estimate of dilution in open-pit mines with mass reserves, but this number is reasonable given the presence of dykes. To reduce the external dilution due to the penetration of the dykes, it was suggested to use the XRF model 7000. Statistical data available before and during the use of the XRF device showed that when using the device, the daily average (actual) grade obtained is closer to the predicted grade. Also, the amount of external dilution due to dykes has decreased.

    Keywords: External dilution, Open-pit mining, dilution measurement, dilution control, Sungun copper mine
  • Nilufar Abdali, Seyed Mohammad Seyed Alizadeh Ganji *, Mohammad Hayati Pages 63-72

    lead and zinc mine of Gole zard is located in ALigudarz city of Lorestan province and the grade of galena and sphalerite minerals in this sulfide ore is 5.4% and 23.7%, respectively. Research has shown that lead in ores is complexed by chlorine ions. For this purpose direct lead leaching was performed on the ore of this mine by mixing hydrochloric acid and NaCl solution and the effect of each of the parameters of temperature, time, pulp density, stirring and hydrochloric acid concentration on lead leaching was investigated. The results showed that the parameters of hydrochloric acid concentration, pulp density and time had the most effect and pulp stirring time and temperature had the least effect on lead recovery and finally under optimal conditions of 60 minutes, temperature 50 ° C, pulp density 10%, hydrochloric acid concentration 15% and the stirring speed 1000 rpm, the lead recovery was obtained about 91.7%.

    Keywords: Gole Zard mine, Hydrochloric Acid Leaching, NaCl saturation solution, lead leaching
  • Hassan Ghassemzadeh, Hassan Madani * Pages 73-91

    Due to the increasing number of accidents while working in the mines, studies related to maintaining the safety and health and improving safety management are expanding today. To reduce accidents and injuries, risk assessment should be performed continuously in the mines. For this purpose, two gold mines of Ardestan Dareh Ashki and Isfahan Moteh were examined. In the first stage of risk assessment, information on hazards in the mines was collected and in the second stage, the probability of occurrence and severity of its effect were evaluated. The two gold mines were then developed using methods similar to the ideal option and fuzzy logic to assess the risks The total hazards of the ore mining and concentrating operations in these mines were 136, which were classified into 8 groups. Finally, after completing the necessary calculations, several groups with different risks were obtained. The first group with the highest risk included unpredictable explosions, non-standard explosives, tailings dam failure, cyanide leakage, people falling into the tailings dam, electrocution while working with equipment, slipping or slipping, not wearing safety clothing, unauthorized entry It was in the area of ​​extraction and explosion during firefighting. Based on the obtained results, it is possible to plan and take appropriate action to prevent the occurrence of undesirable results.

    Keywords: Risk Assessment, Fuzzy, TOPSIS
  • Mohammad Mehdi Golabi, Seyed Ahmad Lajevardi *, Sadegh Karimpouli Pages 92-112

    Given the high importance of hydraulic failure in the oil and gas industry in order to stimulate and increase the capacity of oil reservoirs, the analysis of crack propagation in these environments during this process is very important. Although the amount of porosity in such reservoirs may be low, but these porosities and cracks, are considered as weaknesses and discontinuities of the environment and a determining factor in the number and propagation path of the cracks. In the present paper, using the linear elastic fracture mechanics, initiation, propagation and spread of cracks in porous samples are modeled by the finite element method (XFEM) developed in Abacus software, based on the criterion of the maximum principle stress and the criterion of independent of the failure. In order to validate the proposed method,, the results were compared with the KGD method and with an error of 0.04% in the maximum crack opening size and 4.87% in the maximum crack length, an acceptable agreement was obtained. The results showed that the use of spring elements as elastic support to simulate the elastic properties of the environment can be useful and effective. The hydraulic fracture modeling process is performed on microscopy-CT scan images of three real sandstone samples and the crack growth path is analyzed. Also, the amount of energy absorbed per unit length in each sample is calculated and the final path of crack propagation with increasing injection pressure is presented. Then, by calculating the percentage of empty space before and after failure in each sample, absolute and relative failures in each case are calculated and the results are compared with each other. The results show that due to compression and reduction of porosity, the absorbed energy per unit length decreases and a lower level of the sample is affected by hydraulic failure.

    Keywords: Crack propagation, XFEM, Porous media, Numerical Modeling, hydraulic fracturing