فهرست مطالب

فصلنامه مهندسی معدن
پیاپی 5 (زمستان 1387)

  • تاریخ انتشار: 1387/06/20
  • تعداد عناوین: 10
|
  • احمد جعفرنژاد، علی اصغر خدایاری صفحه 1
    پس از طراحی محدوده نهایی معادن روباز یکی از اولین تصمیمات ضروری در چارچوب برنامه ریزی تولید، تعیین عیارحد کارخانه است. با توجه به نقش اساسی عیارحد کارخانه بر روی اقتصاد عملیات، انتخاب بهینه این عیار اهمیت زیادی دارد. یکی از روش های رایج برای تعیین عیارحد بهینه کارخانه استفاده از مدل Lane است. این مدل یک مدل پژوهش عملیاتی است که تابع هدف آن بیشینه سازی تفاضل نقدینگی و هزینه فرصت بوده، و محدودیت های وظیفه ای آن ظرفیت معدن کاری، ظرفیت کارخانه فرآوری و ظرفیت بازار (تقاضا) می باشد. با توجه به رابطه بین متغیرها، این مدل در نهایت به مدلی با دو متغیر تصمیم (عیار حد) و (زمان لازم برای عملیات بر روی یک تن ماده کانی دار) تبدیل می شود. حل تحلیلی این مدل نیازمند صورت بندی ریاضی (میزان کانسنگ موجود در یک تن ماده کانی دار) و (عیار متوسط کانسنگ) برحسب می باشد. با توجه به این که این صورت بندی معمولا امکان پذیر نمی باشد، برای حل آن باید از روش ترسیمی یا روشی ابتکاری بهره جست. Lane برای حل این مدل روشی ابتکاری ارایه داده است. در این مقاله با تحلیل نحوه تغییر تابع هدف در محدوده های مختلف عیاری، یک روش حل ابتکاری جدید پیشنهاد شده است. در نهایت با حل یک مثال نمایشی و مقایسه نتایج به دست آمده از این روش با نتایج حاصل از الگوریتم حل Lane، که در حال حاضر روش حل کلاسیک این مسئله به شمار می رود، نشان داده شد که پاسخ به دست آمده در روش ارایه شده در این مقاله نتایج بهتری نسبت به الگوریتم Lane به دست می دهد.
    کلیدواژگان: بهینه سازی، عیارحد، معدن روباز، الگوریتم Lane
  • سعید اسکندری، حسن مدنی، وامق رسولی، بهزاد تخم چی صفحه 11
    پس از اینکه فرآیند تخمین با استفاده از نمونه های مغزه های حفاری انجام شد، لازم است با استفاده از چند نمونه اضافی کیفیت تخمین عیار و در ادامه طبقه بندی ذخیره را بهبود بخشید. یکی از روش های گزینش بهینه محل حفاری های جدید، انتخاب نقاطی است که در آنها حداکثر کاهش واریانس تخمین رخ می دهد. این پارامتر(واریانس تخمین) برای هر بلوک مستقل از مقادیر داده های اطراف آن بوده و مقدار آن برای بلوک ها با آرایش نمونه برداری مشابه، یکسان است و در نتیجه از تغییرپذیری محلی چشم پوشی می شود. در مقابل، در شبیه سازی زمین آماری، با درنظرگرفتن آرایش فضایی داده ها و همچنین مقادیر واقعی آنها، تغییرپذیری محلی به طور عددی اندازه گیری می شود. در این تحقیق، روش شبیه سازی شرطی فراکتالی، به منظور شبیه سازی عیار توده شماره 3 معدن آهن گل گهر سیرجان و در نهایت تحلیل ریسک، مورد استفاده قرار گرفته است. این روش، داده ها را به گونه ای شبیه سازی می کند که بعد فراکتال و پارامترهای آماری و زمین آماری، تا حد ممکن ثابت نگه داشته شوند. با استفاده از ترکیب اندیس عدم قطعیت حاصل از شبیه سازی و همچنین تابع GET، روشی جدید برای تعیین نقاط مناسب حفاری های آتی در محدوده شمالی کانسار پیشنهاد شده است.
    کلیدواژگان: شبیه سازی شرطی فراکتالی، حرکت براونی کسری، تحلیل ریسک، تابع GET، معدن سنگ آهن گل گهر
  • مجید رضا آیت الهی، محمد مهدی سیدموسوی صفحه 21
    بسیاری از توده های سنگی موجود در اعماق زمین، تحت تاثیر تنش های چند محوری قرار دارند و چون مبدا شروع شکست در آنها می تواند وجود ترک ها باشد، بنابراین تحلیل استحکام سازه های ترک دار تحت بارهای چند محوری بسیار با اهمیت است. با این حال بسیاری از تحقیقات گذشته، در شرایط محیطی و بدون توجه به اثرات فشار جانبی موجود در شرایط واقعی، صورت گرفته است. در این مقاله به کمک تعداد زیادی مدلسازی سه بعدی اجزای محدود و با هدف بررسی اثرات فشار جانبی بر روی ضرایب شدت تنش مود اول و دوم (KI، KII) دو نمونه آزمایشگاهی ترک دار شامل دیسک برزیلی (BD) و نیم دیسک (SCB)، که تحت اثر بار قطری (F) هستند مورد بررسی قرار گرفته اند. برای مدلسازی اثر فشار جانبی، یک بار گسترده یکنواخت (Pm) به تمام وجوه نمونه ها وارد شده است. با تحلیل مدل ساخته شده برای مقادیر مختلف طول ترک، زاویه ترک و همچنین فشارهای جانبی مختلف، اثر فشار جانبی بر روی ضرایب شدت تنش مورد مطالعه قرار گرفته است. مقایسه نتایج نشان می دهد که اعمال فشار جانبی اثر قابل توجهی بر ضریب شدت تنش مود اول دارد در حالی که بر روی ضریب شدت تنش مود دوم اثر قابل توجهی ندارد.
    کلیدواژگان: سنگ، فشار جانبی، بارگذاری مود ترکیبی، ضرایب شدت تنش، روش اجزای محدود
  • عبدالهادی قزوینیان، میررئوف هادئی، همایون کردی صفحه 33
    در سال های اخیر با بهره گیری از روش های مختلف آزمایشگاهی، چگونگی مد برشی شکست با استفاده از نمونه های سنگی مورد بررسی قرار گرفته است. اغلب گسیختگی های رخ داده در طبیعت در اثر عملکرد نیروهای کششی و برشی در توده سنگ می باشد. تعیین دقیق سختی برشی شکست برای درک و تحلیل رفتار گسیختگی ها در حفریات سطحی و زیرزمینی از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. بررسی جامع دستاوردهای علمی در خصوص تعیین سختی برشی شکست در نمونه های سنگی حاکی از دقت قابل قبول آزمایش های پانچ و جعبه برش برای این منظور بوده ولی کماکان مشکلاتی در تعیین سختی برشی شکست در فرایندهای محاسبه ای در مهندسی وجود دارد. شبکه های عصبی مصنوعی قادر هستند با آموزش صحیح، رابطه منطقی بین متغیرهای مختلف برقرار نموده و با دقت کافی، مقادیر سختی برشی شکست را پیش بینی نمایند. در این مقاله با استفاده از نتایج حاصل از آزمایشات آزمایشگاهی و انتخاب پارامترهای موثر در میزان سختی برشی شکست، مدل بهینه ای از شبکه عصبی مصنوعی برای هر سری از داده ها ایجاد شده و میزان دقت شبکه مورد ازریابی قرار گرفته است. در انتها امکان مقایسه تطبیقی براساس مدل آماری رگرسیون خطی، عرضه شده است.
    کلیدواژگان: سختی برشی شکست، آزمایش پانچ و جعبه برش، شبکه های عصبی مصنوعی، رگرسیون خطی
  • اسحاق نمازی، رضا رحمان نژاد، محمد علی ابراهیمی فرسنگی، حامد جمشیدی صفحه 45
    در محیط های شهری تونل های مترو اغلب در کنار پی ساختمان ها ساخته می شوند. در حالیکه بسیاری از تونل ها می توانند در مقابل حرکت های کوچک مقاوم باشند، شمع های بارگذاری شده ساختمان های مجاور می توانند باعث حرکت های ناپایدار و یا افزایش سطح توزیع تنش در خاک اطراف تونل شده که ممکن است سبب بروز شکست در نگهداری تونل ها شود. این مقاله به بررسی پارامتریک تاثیر شمع های بارگذاری شده بر روی تونل های موجود به روش عددی المان محدود می پردازد. مدل عددی المان محدود سه بعدی، که شامل تمامی جزئیات مربوط به تونل سازی سپری است، به منظور شبیه سازی مراحل ساخت گام به گام پیشروی تونل های مترو در کنار شمع ها در شرایط خاک چسبنده، نرم، همگن و زیر سطح ایستابی ارائه شده است. پارامترهای اصلی مورد بحث در بررسی پارامتریک شامل میزان بار وارده بر هر شمع، فاصله مستقیم بین تونل و ردیف شمع های کناری، قطر و طول شمع ها است. در این تحقیق، میزان تاثیر پارامترهای فوق الذکر بر روی جابجایی های افقی و عمودی دیواره تونل، نیروی محوری و ممان خمشی وارد بر نگهداری تونل مورد ارزیابی قرار گرفته است.
    کلیدواژگان: شمع، تونل سازی سپری، جابجایی، مطالعه پارامتریک، نیروی محوری، ممان خمشی، المان محدود
  • سید مرتضی حسینی، مهدی یاوری، سید محمد مهدی میرعابدی صفحه 55
    نرم افزار کاربردی SPE برای انتخاب تجهیزات عملیات تولیدی شامل عملیات چال زنی، آتشباری، بارگیری و باربری (سیستم شاول-کامیون) و سنگ شکنی اولیه در معادن روباز توسعه داده شده است. مدل نرم افزار بر انتخاب قطر چال به منظور انتخاب تجهیزات چالزنی استوار است. باتوجه به تاثیر قطر چال بر خردشوندگی توده حاصل از آتشباری و برای تعیین ضریب پرشوندگی، الگوی آتشباری طراحی شده و سپس ظرفیت بارگیری و باربری ماشین آلات براساس روابط کلاسیک و تاثیر ضریب پرشوندگی تعیین و سنگ شکن اولیه برمبنای ابعاد بار ورودی انتخاب می شود. در نهایت، تجهیزات عملیات تولیدی با محاسبه هزینه های این عملیات به گونه ای انتخاب می شود که مجموع هزینه ها کمینه شود. این نرم افزار توانایی انتخاب قطرچال، طراحی الگوی آتشباری، محاسبه خردشدگی، انتخاب روش و دستگاه چالزنی، انتخاب و محاسبه تعداد ماشین بارگیری و کامیون، انتخاب سنگ شکن اولیه، محاسبه هزینه های عملیات تولیدی و درنهایت مقایسه هزینه ها و انتخاب قطری که کمترین هزینه های عملیات معدن کاری موجب می شود را دارد. دقت این نرم افزار در انتخاب ماشین آلات درحد مطالعات امکان سنجی اولیه و حداکثر امکان سنجی می باشد.
    کلیدواژگان: قطر چال، چالزنی، آتشباری، بارگیری، باربری، سنگ شکنی، هزینه عملیات تولیدی، معدن روباز
  • حسن مدنی، بیژن ملکی صفحه 71
    برای تحلیل شبکه های تهویه معادن معمولا باید از روش های تقریبی کمک گرفت. روش هاردی- کروس یکی از روش هایی است که از سالها قبل بدین منظور استفاده می شده است و بسیاری از نرم افزارهای تحلیل شبکه های تهویه، بر این اساس طراحی شده اند. روش نیوتن- رفسون از جمله روش هایی است که از دیرباز برای حل تقریبی معادلات ریاضی به کار می رفته است. اگر چه روش نیوتن- رفسون برای تحلیل شبکه های انتقال مایعات بارها مورد استفاده قرار گرفته اما در شبکه های تهویه کمتر از آن استفاده شده است. بسته به اینکه شدت جریان شاخه های شبکه و یا ارتفاع نظیر انرژی در گره های شبکه های تهویه مبنای استفاده در روش نیوتن رفسون قرار گیرد، این روش به همان نام خوانده می شود. در این مقاله، ارتفاع نظیرانرژی در گره ها مبنای مطالعه قرار گرفته است. با استفاده از این روش، پس از شماره گذاری شاخه ها و گره های شبکه تهویه، حتی برای حرکت هوا در هر شاخه در نظر گرفته و با توجه به جهت جریان انتخابی، ارتفاع نظیر فشار در هر گره به طور تخمینی تعیین می شود. پس ازتعیین معادلات H مربوط به شاخه ها، ارتفاع نظیر فشار واقعی به دست می آید و بر اساس آن، شدت جریان واقعی هر شاخه تعیین می شود.
    کلیدواژگان: نیوتون، رفسون، شبکه های تهویه، معادلات H، تحلیل شبکه ها
  • احمد خدادادی، رضا قیطاسی، داوود مرادخانی، سید جواد کلینی، مهدی مرزبان صفحه 79
    ذرات نانو اکسید روی در صنایع مختلف اعم از غذایی، دارویی، لاستیک سازی، الکترونیکی و موارد مشابه کاربرد فراوانی پیدا کرده است. این ماده با استفاده از روش های گوناگون وجدید بعبارت دیگر با ابتکارات نوین در دنیا در حال ساخت می باشد و آثار مکتوب سالانه محققان گویای این امر است. در این تحقیق ابتدا کنسانتره اکسید روی در دو مرحله سرد وگرم تصفیه و عناصر ناخالص آن جدا گردید و محلول سولفات روی حاصل جهت تولید پودر نانو اکسید روی مورد استفاده قرار گرفت. سپس پارامترهای موثر در تولید پودر نانو اکسید روی از کانه های اکسیده منطقه انگوران زنجان با استفاده از روش ترسیب همراه تغییر فاز که روش نوینی در زمینه تولید پودر نانوی اکسید روی است، مورد بررسی قرار گرفت. به همین منظور شش پارامتر دما، غلظت های، و، زمان انجام واکنش و سرعت همزدن در 4 سطح طراحی شد که در این حالت شرط بهینه زمانی حاصل شد که غلظت سولفات روی، کربنات سدیم و هیدروکسید سدیم برابر 1مول بر لیتر و دمای انجام واکنش برابر 90 درجه سانتیگراد باشد. همچنین عوامل زمان و سرعت همزن تاثیر چندانی در پاسخ هدف نداشتند یعنی تاثیر عواملی نظیر زمان انجام واکنش و سرعت همزدن در سطوح انتخابیشان وقتی که سایر پارامترها در سطح بهینه خود قرار دارند آشکار نمی شود. در نهایت با انجام یک آزمایش با شرایط بهینه مشخص شد که در پودر بدست آمده فقط پیک هایZnO مشاهده می شود و پودر بدست آمده دارای ابعاد 70 تا 150 نانومتر است.
    کلیدواژگان: نانو اکسید روی، انگوران، سولفات روی، کربنات سدیم، هیدروکسید سدیم
  • راهنمای تنظیم مقاله برای نشریه / هدف از انتشار نشریه
    صفحه 90
  • چکیده های انگلیسی
    صفحه 93
|
  • A.Jafarnejad, A.A. Khodayari Page 1
    In open-pit mining operations, one of the first decisions that must be made in production planning stage, after completing pit limits design, is to determine processing plant cut-off grade. In order to maximize economic payoffs of operations, choosing optimum value of cut-off grade is of considerable importance. Using Lane's model is one of the most common methods for doing this task. This model is based on Operations Research (OR). Its objective function is maximizing difference between cash-flow and opportunity cost, and its functional constraints are mining capacity, processing plant capacity and market demand. Finally, this model is converted to a model with two decision variables namely (cut- off grade) and (time required for processing 1 ton of in- pit materials). Since formulating objective function and constraints of model as mathematical sentences is usually impossible, for solving it graphical or heuristic methods have to be used. Lane has developed a heuristic method for solving his model. In this article a new heuristic method for solving Lane's model has been developed. Then by solving an illustrative example in two methods and comparing their results, has been showed that the result of this method is better than result of Lane's algorithm.
    Keywords: Optimization, Cutoff Grade, Open Pit, Lane's Algorithm
  • S. Eskandari, S.H. Madani, V. Rasouli, B. Tokhmechi Page 11
    In any mining project, specially when the ore reserve is relatively large and distributed inhomogeneously, drilling new boreholes to reduce the uncertainty associated with the grade estimation as well as reserve classification becomes unavoidable. However, selecting the optimum location of the new borehole, in terms of providing the maximum amount of information possible is a challenge. In this regard, customarily, the geostatistical approaches, based on minimizing the estimation error (variance) of blocks grade is used. However, in this method, the estimation variance of each block is independent of the sample grade values and only takes into account the spatial distribution of sample’s location. This will ignore the local variability of sample values. Another approach to determine the optimum location for the new drilling boreholes could be based on the geostatistical simulation techniques. In simulation methods, the spatial variability due to the sample location, as well as the local variability associated with the data values are taken into consideration. In this paper, the Fractal Conditional Simulation Method (FCSM) is used to simulate the iron grades of anomaly No.3 of Gol-E-Gohar iron ore mine. The simulated data, then, were used to estimate the iron ore reserve and to perform a risk analysis. This method simulates the data sets, while the fractal co-dimension as well as the statistical and geostatistical parameters are kept unchanged. Finally, using uncertainty index and GET (Grade, Error and Thickness) function, the optimum location for new boreholes in the northern part of the ore-body was suggested.
    Keywords: Fractal geometry, Fractal Conditional Simulation method, Risk Analysis, GET function, Gol, E, Gohar iron ore mine
  • M.R. Ayatollahy, M.M.S. Mousavi Page 21
    Many underground rock masses are usually subjected to multiaxial states of stress. Moreover, cracks are known as candidate locations for fracture extension. Therefore, it is important to investigate the fracture behavior of cracked rock masses under such multiaxial stress states. However, most of the previous investigations have focused on the ambient conditions and ignored the effects of confining pressure, which in reality exists for in-situ stress conditions. In this paper, to investigate the effects of confining pressure on the mode I and II stress intensity factors (KI and KII), a large number of 3D finite element models have been used for simulating two test specimens, a circular and a semi-circular disc with a center crack. The specimens are subjected to diametral compression load F. For simulating the confining pressure, a uniformly distributed pressure (Pm) is applied to all of the external faces of the specimens. By analyzing the created models for various crack lengths, crack angles and confining pressure values, the effect of Pm on the stress intensity factors is studied. The results show that the presence of confining pressure has a significant influence on the mode I stress intensity factor but it has little effect on the mode II stress intensity factor.
    Keywords: Rock, Confining pressure, Mixed mode loading, Stress intensity factors, FEM
  • A. Ghazvinian, M.R. Hadei, H. Kordi Page 33
    There have been some efforts to investigate shear mode of fracture using rock specimens by different methods in the recent years. Most of the fractures occurring in nature are of the shear, tensile or the combination of both. The determination of Mode II fracture toughness is important for understanding and analyses of the failure process in rock masses. The comprehensive investigations in the methods of determination of Mode II fracture toughness of rocks indicated that punch and shear box tests are reasonable, although there may be still some illusions. Artificial neural networks are capable to establish logical relationship between different variable parameters in order to predict the value of Mode II fracture toughness. In an effort, the test results obtained from punch and shear box tests along with some affective parameters are considered to predict Mode II fracture toughness through neural network models. Thus an optimum network was established and the precision was evaluated. A comparison of the neural network results is made with the linear regression. The details of the investigation are presented in this paper.
    Keywords: Keywords Mode II fracture toughness, Punch, Shear box tests, Artificial Neural network, Linear Regression. Keywords Mode II fracture toughness, Linear Regression. Keywords Mode II fracture toughness, Linear Regression. Mode II fracture toughness, Linear Regression
  • E. Namazi, M.A. Ebrahimi, H. Jamshidi Page 45
    One of the problems of tunneling in urban area, in a shallow depth, is encountering load-bearing piles of heavy structures such as bridges, which could endanger the stability of tunnels. In this paper, by a three-dimensional analysis, using Plaxis 3D, a study was carried out to investigate the effects of different parameters relevant to piles such as diameter, length, load on pile and the distance between piles and tunnel on the stability of tunnel. The results obtained show that, the pile length and loading have the most effect on tunnel stability.
    Keywords: Tunneling, Pile, EPBS, Finite element, Numerical method
  • S.M. Hoseini, M. Yavari, S.M.M. Mirabedi Page 55
    SPE developed as an application software tool to select the equipment in mining operations and includes drilling, blasting, loading and haulage and primary crushing. The algorithm of the selecting drilling equipment were designed base on hole diameter. With aspect to the effect of blasting hole diameter on fragmentation and for determining the bucket fill factor, at first, the software could able to design blasting pattern. After that, loading and haulage capacity of equipment determine through classic equations and the effect of bucket fill factor and then primary crusher is selected by dimensions of broken ore. At the end, equipment are selected by minimizing total expenses. This tool can select blasting hole diameter, design blasting pattern, estimate fragmentation, select drilling method and it’s equipment, select the loading and haulage equipment and calculate their quantities and select primary crusher. Also, it estimates total operational expenses of production and compare them for different hole diameters. Finally, SPE selects a hole diameter with the lowest mining operational expenses. SPE found suitable for prefeasibility and feasibility studies in mining projects.
    Keywords: Equipment selection, Mining, software development, hole diameter, mining costs
  • H. Madani, B. Maleki Page 71
    In many cases, analysis of mine ventilation networks by ordinary mathematics is impossible and we have to use numerical methods. Newton – Rephson method is one of them which is being used for solving the mathematical equations. Although this method is used for analysis of water distribution networks, but in mine ventilation networks has not been used. In this paper, using of this method for solving the H equations is discussed.
    Keywords: Newton, Rephson, Ventilation Networks, H Equations, Networks Analysis
  • A. Khodadadi, R. Ghytasi, D. Moradkhani, S.M.J. Koleini, M. Marzban Page 79
    Zinc oxide nano particles have many applications including food, medicine, tube and electronic industries. Zinc oxide nano powder can be produced using new and different methods. In this study precipitation transformation method was used to produce zinc nano oxide from concentrated oxide of Angoran mine in Zanjan Province of Iran. At first, acidic leaching, neutral leaching, hot and cold purification were carried out and then the final product of to ZnSO4 precipitation method in order to ZnO nano powder was used. Six parameters such temperature, time, mixing rate and NaOH, Na2CO3 and ZnSO4 concentrations in four levels were employed for the experimental design. The optimum condition were found when the Na2CO3 solution and NaOH had the concentration of 1M at the temperature of 80⁰ C and the time and mixing rate were not much effect on production of nano powder. Then NaOH solution was dropped into the precursor. The final production was the Zinc Oxide nano sized. Then ZnO nano powder is variable in size from 70nm to150nm.
    Keywords: zinc nano oxide, Angoran, ZnSO4, Na2CO3, NaOH