فهرست مطالب

مهندسی معدن - پیاپی 21 (زمستان 1392)
  • پیاپی 21 (زمستان 1392)
  • تاریخ انتشار: 1392/12/21
  • تعداد عناوین: 9
|
  • خبات امیری حسینی، نیما بابانوری، سعید کریمی نسب * صفحات 1-11

    در اغلب معیارها و مدل های ارائه شده، رفتار درزه در دو حالت برش و لغزش مورد بررسی قرار گرفته است. علاوه بر برش و لغزش، تغییرشکل دندانه ها قبل از شکست در رفتار برشی درزه ها نقش تعیین کننده ای دارد. سهم هر یک از این مکانیزم ها در رفتار برشی درزه با توجه به شرایط حاکم بر رفتار درزه متفاوت می باشد. در این تحقیق، به منظور بررسی مکانیزم های حاکم بر رفتار برشی درزه در شرایط بار نرمال ثابت (CNL)، درزه های مصنوعی در چهار سطح زبری از درزه های طبیعی با استفاده از هفت ترکیب مختلف پلاستری و بتنی ساخته شد و در چهار بار نرمال 57/0، 3/1،2 و 5/2 مگا پاسکال تحت آزمایش برش مستقیم قرارگرفتند. نتایج حاصل از 110 آزمایش برش مستقیم نشان دادکه در درز ه های با مورفولوژی سطح یکسان، تحت تنش های نرمال پایین، افزایش مقاومت فشاری دیواره درزه موجب کاهش مقاومت برشی درزه شده است. این در حالی است که در تحقیقات صورت گرفته گذشته در رابطه با رفتار برشی درزه-ها، در کلیه بارهای نرمال، با افزایش مقاومت فشاری دیواره درزه مقاومت برشی افزایش می یابد. این پدیده، که در تضاد با مشاهدات قبلی است، را می توان با توجه به سهم مکانیزم های مختلف در آزمایش برش مستقیم بررسی و توجیه کرد. در ادامه به بررسی تاثیر پارامترهای زبری سطح درزه، مقاومت فشاری دیواره درزه، تنش نرمال، مدول تغییرشکل پذیری و زاویه اصطکاک مبنا بر سطح تخریب درزه های سنگی پرداخته شده است. در نهایت با توجه به نتایج بدست آمده و بررسی های آماری رابطه ای جهت ارزیابی سطح تخریب شده ارائه گردیده است.

    کلیدواژگان: سطح تخریب، برش، لغزش، تغییرشکل، آزمایش برش مستقیم
  • مهدی محمدی، حسین توکلی صفحات 13-23
    یکی از روش های تحلیل پایداری، روش تعادل حدی است؛ که بر مبنای تنش های روی صفحه شکست عمل می کند. معیار خطی مور- کلمب و معیار غیر خطی هوک- براون تنش های روی صفحه شکست را تخمین می زنند، اما نتایج به دست آمده از طریق دو معیار، تنش های واقعی روی صفحه شکست نیستند. بنابراین تعیین تنش های روی صفحه شکست همواره مورد توجه محققین علم مکانیک سنگ است. در این مقاله به بررسی تنش های روی صفحه شکست در سنگ های ترد (شکننده) با استفاده از تئوری کلمب و مفهوم دایره تنش مور پرداخته می شود. ابتدا صفحه شکست طبق تئوری کلمب تعیین و سپس با استفاده از دایره تنش مور، تنش های روی صفحه شکست تخمین زده می شود. برای بررسی و اعتبارسنجی نتایج از معیارهای مور- کلمب، هوک- براون و همچنین دایره تنش مور که تنش ها را بر اساس صفحه شکست واقعی تخمین می زند، استفاده شده است. نتایج بیانگر این است که بین نتایج به دست آمده از دو معیار و دایره تنش مور مغایرت وجود دارد و نتایج تابع پوش مور- کلمب و هوک- براون است. در صورتی که تنش روی صفحه شکست طبق تئوری کلمب- مور به واسطه نتایج یک آزمایش و رفتار سنگ، تعیین و بر اساس صفحه واقعی تخمین زده می شود.
    کلیدواژگان: تنش روی صفحه شکست، سنگ شکننده، تئوری کلمب، مور، دایره تنش مور
  • بهزاد مهرگینی، حسین معماریان صفحات 25-34
    امروزه روش های متنوعی برای تفسیر کمی رخساره های نفتی گسترش یافته است که به طور کلی به دو دسته تعینی و احتمالاتی تقسیم بندی می شود. با استفاده از روش های احتمالاتی، علاوه بر کمی کردن خطای مدل و برآورد میزان احتمال صحت آن، می توان ارزش هریک از اطلاعات را نیز در افزایش دقت مدل بررسی کرد. روش های دسته بندی احتمالی به طور کلی به دو دسته روش های جدایش سنتی و روش های جدایش پیشرفته تقسیم می شود. روش های سنتی خود شامل دو دسته خطی و درجه دو هستند. فاصله ماهالانوبیس نقش اساسی در دسته بندی احتمالاتی به روش سنتی دارد که بر مبنای میانگین و کوواریانس داده ها می باشد. در این مطالعه، که برروی یک چاه از یک میدان نفتی در جنوب ایران صورت گرفته است، پس از تولید داده های آموزشی با روش فیزیک سنگ و به کمک رابطه گاسمن، دسته بندی و تفکیک رخساره ها به کمک هر دو روش خطی و درجه دو انجام شد و درنهایت با بکارگیری فاصله ماهالانوبیس به تنهایی، مقایسه شد. بهترین نتیجه دسته بندی رخساره با استفاده از به کارگیری فاصله ماهالانوبیس و پارامترهای امپدانس کشسانی و سرعت موج برشی بدست آمد. میزان خطای دسته بندی با استفاده از این دو پارامتر در حدود 18 درصد به دست آمد. نتایج همچنین نشان داد که با استفاده از این روش، تفکیک رخساره ها، به غیر از رخساره آهکی اشباع از آب شور، با احتمال موفقیت بیش از 85 درصد همراه است.
    کلیدواژگان: رخساره های نفتی، روش های احتمالاتی، روش های جدایش سنتی، فاصله ماهالانوبیس، امپدانس کشسانی
  • سروش خلیلی، مهدی یاوری، مهدی حسینی صفحات 35-42
    برای طراحی اولیه یک الگوی آتشباری توجه به قطر چال انفجاری و سطح مقطع تونل از اهمیت ویژه ای برخوردار است و هر گونه تغییری در این دو پارامتر می تواند تاثیر بسزایی در پارامترهای فنی و اقتصادی حاصل از طراحی از قبیل خرج ویژه و حفاری ویژه بگذارد. از طرفی مدلهای مختلفی برای طراحی الگوی آتشباری پیشنهاد شده است که به طور کلی می توان این مدلها را در غالب مدلهای مبتنی بر برش موازی (روش موازی) و مدلهای مبتنی بر برشهای زاویه ای (روش زاویه ای) دسته بندی کرد. در این مطالعه، در ابتدا با استفاده از طراحی یک نرم افزار برای سهولت انجام محاسبات و با ثابت نگاه داشتن سایر پارامترهای تاثیر گذار در طراحی الگوی آتشباری از قبیل جنس سنگ و خواص ماده منفجره مصرفی، تاثیر دو پارامتر اساسی قطر چال انفجاری و سطح مقطع تونل بر پارامترهایی نظیر خرج ویژه و حفاری ویژه در مدلها و روش های مختلف مورد بررسی قرار گرفته است، به طوریکه بتوان روند این تغییرات را در هر روش تحلیل و مدلها و روش های مختلف را از این لحاظ با یکدیگر مقایسه نمود.
    در نهایت مقایسه نمودارها و روابط به دست آمده نشان داد، به طور میانگین در روش های زاویه ای برای قطر چال و سطح مقطع تونل یکسان، مقدار تعداد چال مورد نیاز بیشتر از روش موازی و خرج ویژه اغلب در روش موازی بیشتر از روش زاویه ای به دست می آید. در مورد پارامتر حفاری ویژه نیز در برخی محدوده های قطر چال و سطح مقطع تونل، روش موازی و در برخی از محدوده ها روش زاویه ای مقدار بیشتری را نشان می دهد اما به طور کلی بسیار به یکدیگر نزدیک می باشند.
    کلیدواژگان: الگوی آتشباری، قطر چال، سطح مقطع تونل، خرج ویژه، حفاری ویژه
  • مجید رجایی نجف آبادی، شهلا اسکندری، داود مرادخانی، بهزاد صداقت، احمد خدادادی دربان صفحات 43-52
    در این مقاله به بررسی عوامل موثر بر انتشار عناصر سمی از پسماند کارخانهی فروشویی روی به محیط زیست پرداخته شده است که طی آن به بررسی رفتار و میزان حلالیت فلزات سمی و خطرناک مثل روی، نیکل، کبالت، کادمیم، منگنز و سرب در آزمایشهای فروشویی ستونی پرداخته شد. در این راستا پارامترهای دبی، غلظت اسید و زمان مورد بررسی قرار گرفت و در نهایت بیشترین میزان حلالیت فیلتر کیک فروشویی تحت شرایط: دبی 6-10×1 مترمکعب در دقیقه، pH ورودی 5 و زمان 20 روز به دست آمد. برای تحلیل عوامل موثر بر انتشار عناصر سمی از پسماند کارخانهی فروشویی روی به محیط زیست از نرم افزار Spss 15 استفاده شد و با استفاده از رگرسیون چندگانه پارامتر زمان از بین پارامترهای pH، زمان و دبی ورودی به عنوان پارامتر موثر شناخته شد. رابطه بین پارامترهای زمان، دبی و pH با درصد حلالیت تعیین شد. با در نظر گرفتن نتایج به دست آمده، شرایط بحرانی امکان انتشار عناصر سمی از دپوهای پسماند کارخانهی فروشویی روی به محیط زیست تعیین شد.
    کلیدواژگان: فلزات سمی، کارخانهی فروشویی روی، کیک فیلتر، فروشویی ستونی
  • فرامرز دولتی، سعید یوسفی، منصور ضیایی، محمد کاراموزیان، عصمت اسماعیل زاده صفحات 53-65
    در ارزیابی اثرات زیست محیطی زهاب اسیدی معدن، تعیین دقیق میزان پیریت باقی مانده و کانی های هیدروکسی سولفاته حاصل از اکسایش پیریت بسیار تعیین کننده است. روش استاندارد ASTM-D2492 یک روش آزمایشگاهی برای تعیین دقیق این کانی ها در باطله های زغال است که با توجه به تفاوت کانی شناسی باطله های زغال و مس پورفیری، برای کاربردی شدن در باطله های مس پورفیری باید اصلاح شود. مهمترین عامل خطا در این آزمایش برای باطله های مس پورفیری، عدم تعادل میزان اسید و مقدار نمونه اولیه در آزمایش است. بنابراین به نظر می رسد وزن نمونه اولیه در این آزمایش باید اصلاح شود. در این تحقیق روی 3 نمونه باطله های معدن سرچشمه با وزن های اولیه 1، 4/0، 3/0، 2/0 و 1/0 گرم (جمعا 15 نمونه) آزمایش ASTM-D2492 انجام و با نتایج به دست آمده از آنالیز XRD کمی مقایسه شد. بر اساس نتایج به دست آمده، مقدار سولفور موجود در کانی های هیدروکسی سولفاته هیچ وابستگی به وزن نمونه نداشت و مقدار پیریت در وزن اولیه 2/0 گرم بیشترین هماهنگی را با نتایج XRD کمی نشان داد. به علاوه با استفاده از نتایج آزمایش ASTM-D2492، روش معرفی شده توسط رومرو و همکاران (2006)، توسعه داده شد که قادر است ریسک و زیست دسترس پذیری عناصر سمی را نشان دهد. این روش توسعه یافته شامل بررسی همبستگی آماری نتایج ASTM-D2492 و ICP و شناسایی عناصر سمی موجود در کانی های هیدروکسی سولفاته و جذب شده روی هیدروکسیدهای آهن است. به منظور تایید روش، تعداد 60 نمونه عمقی از دمپ های باطله شماره 19 و 31 معدن مس سرچشمه گرفته و با روش های ASTM-D2492 و ICP آنالیز شد. بر اساس نتایج به دست آمده عناصرCd، Co، Cr، Cu، Mn و Ni به همراه کانی های هیدروکسی سولفاته و عناصرAs، Cr و Mo روی هیدروکسیدهای آهن جذب شده اند که این نتایج با توجه به نتایج تحقیقات قبلی انجام شده در معدن سرچشمه با روش استخراج ترتیبی تایید شد.
    کلیدواژگان: اصلاح آزمایش ASTM، D2492، زیست دسترس پذیری عناصر سمی، دمپ های معدن مس سرچشمه
  • قاسم شمس، مصطفی شریف زاده، مرتضی جوادی اصطهباناتی صفحات 66-75
    یکی از موثرترین روش های مدل سازی رفتار هیدرولیکی توده سنگ و تحلیل جریان آب ورودی به درون حفریات زیرزمینی در محیط های سنگی دارای شکستگی، روش شبکه شکستگی مجزا (DFN) است. در بسیاری از مسائل تحلیل جریان با استفاده از روش DFN، دامنه مورد استفاده دارای چند صد تا چند هزار شکستگی است که وجود این تعداد شکستگی باعث پیچیدگی و افزایش شدید زمان محاسبات می شود. برای به کارگیری موثر این روش، لازم است که زمان محاسبات تا حد امکان کاهش یابد. در این مقاله، به منظور افزایش سرعت محاسبات و کاهش پیچیدگی در مساله تحلیل جریان در شبکه شکستگی اطراف حفریات زیرزمینی، از روش اتومات سلولی به عنوان یک ابزار کمکی مفید در ترکیب با روش DFN استفاده شده است. به منظور اعتبار سنجی روش ارائه شده، جریان ورودی به درون مغار نیروگاه و ترانسفورمر پروژه تلمبه ذخیره ای سیاه بیشه مدل سازی شد. متوسط دبی جریان آب ورودی به ازای واحد طول مغار ترانسفورمر برای مقادیر شبیه سازی 31/0 لیتر بر دقیقه و برای مقادیر واقعی 36/0 لیتر بر دقیقه بدست آمد که نشان دهنده کارایی روش توسعه داده شده در مساله تحلیل جریان است. علاوه بر این، به کارگیری روش اتومات سلولی نامنظم در ترکیب با روش شبکه شکستگی مجزا با افزایش چشمگیری در سرعت محاسبات همراه بوده است.
    کلیدواژگان: شبکه شکستگی مجزا، اتومات سلولی نامنظم، حفریات زیرزمینی، جریان سیال، مدل سازی ناپیوسته
  • نرگس سادات طیرانی، محمد فاتحی مرجی صفحات 76-84
    امروزه استفاده از علم مکانیک شکست خطی سنگ برای تحلیل مسائل ترک، کاربرد وسیعی دارد. در این مقاله برای شبیه سازی انتشار ترک انشعابی تحت نفوذ ابزار کند در سنگ، از برنامه ناپیوستگی جابجایی DDM که براساس روش عددی المان مرزی غیر مستقیم می باشد همراه با معیار شکست حداکثر تنش مماسی در مجاورت نوک ترک استفاده شده است. در مدل سازی انجام شده، به منظور بالا بردن دقت و کاهش مقدار خطا در محاسبه ناپیوستگی جابجایی ها، در تمامی المان های مرزی از المان های مرتبه بالا (المان های کوادراتیک) کمک گرفته شده است، همچنین برای جلوگیری ازخطای ناشی از تکینگی تنش و جابجایی در نزدیکی نوک ترک از المان مخصوص نوک ترک استفاده شده است. در این مدل سازی با انتخاب زوایای مناسب برای ترک انشعابی، مقدار فاکتور شدت تنش از مقدار بحرانی آن بیشتر شده و مقدار آن نسبت به حالتی که فقط ترک اصلی وجود دارد و ترک انشعابی درنظر گرفته نشده، حدود دو برابر افزایش می یابد. با مدل سازی انجام شده در این مقاله و انتخاب مناسب طول و زاویه ترک انشعابی برای گسترش ترک اصلی مقدار می توان گام مهمی در بهینه کردن صنعت حفاری و معدنکاری و بهبود طراحی ابزار و تجهیزات نفوذی برداشت.
    کلیدواژگان: المان مرزی، روش ناپیوستگی جابجایی، مکانیک شکست خطی سنگ، ترک انشعابی
  • فاطمه اسدی اوریاد، سید رحمان ترابی، مجتبی یاری، راحب باقرپور صفحات 83-92
    یکی از مهمترین مراحل در عملیات معدنکاری، انتخاب روش استخراج مناسب برای منبع معدنی است. فرایند انتخاب روش معدنکاری برای استخراج منابع معدنی، Mining Method Selection (MMS) نامیده می شود. بعد از انجام فرایند MMS و انتخاب روش معدنکاری معمولا جایگزینی آن با روش دیگر امکان پذیر نیست، زیرا این کار ممکن است آنقدر هزینه بر باشد که کل پروژه را از لحاظ اقتصادی غیرممکن سازد. بنابراین MMS یک فرایند تقریبا برگشت ناپذیر در طراحی معدن است؛ انتخاب روش معدنکاری وایسته به خصوصیات نامشخص زمین شناسی و هندسی منبع است. هدف از این مقاله ارائه مدلی برای انتخاب روش استخراج در آنومالی شماره سه گل گهر می باشد. با توجه به کاستی هایی که در مدل های پیشین برای انتخاب روش استخراج با در نظر گرفتن پارامترهای تاثیرگذار وجود دارد، در این مطالعه مدل های پیشنهاد شده قبلی اصلاح گردیده و روشی جامع تر ارائه شده است. برای این منظور از روش تصمیم گیری چندمعیاره Fuzzy TOPSIS استفاده گردیده است و آنومالی شماره سه گل گهر به عنوان مورد مطالعاتی انتخاب گردیده است، پس از اجرای مدل، روش معدنکاری روباز به عنوان مناسب ترین روش استخراج معرفی گردیده است.
    کلیدواژگان: انتخاب روش استخراج، روش های تصمیم گیری چند معیاره، روش تصمیم گیری TOPSIS، AHP
|
  • Khabat Amiri Hossaini, Nima Babanouri Pages 1-11

    In most of the criteria and constitutive models presented for the shear behavior of rock fractures، only the two mechanisms of shearing through the surface asperities، and sliding along the asperities have been considered. However، the deformation of asperities before and during the shearing process is an important mechanism influencing the behavior of rock joints. The contribution of each mechanism to the shear behavior of rock joints varies depending on the morphological، mechanical، and stress conditions. In this research، a large number of concrete and plaster replicas of natural rock joints in seven groups of mechanical properties and in four degrees of surface roughness were constructed. In order to study the behavior of surface asperities، the replicas experienced CNL direct shear tests under four different values of normal stress. The results of 110 direct shear tests showed that under low normal stresses، the joints with lower wall compressive strength mobilize higher shear strength. While the previous studies of the joint shear behavior had supposed that for all the values of the normal stress، the shear strength increases as the wall compressive strength increases. The observed phenomenon، which is in contrast with the previous findings، can be described considering the contribution of different mechanisms in the direct shear tests. The effect of parameters of joint surface roughness، joint wall compressive strength، normal stress، deformation modulus، and basic friction angle on the damaged area of rock joints were then investigated. Finally، based on the statistical analyses of the test results، equations were derived to predict the damaged area.

    Keywords: Damaged area, shearing, sliding, deformation, direct shear test
  • Mehdi Mohammadi Pages 13-23
    Limit equilibrium method is one of the methods for stability analysis which is based on the stresses on the fracture plane. Stresses on the fracture plane are estimated based on the linear Mohr-Coulomb and non-linear Hoek-Brown criteria but، resulted data differ from the real stresses on fracture plane. Hence، determining the stresses on the fracture plane is considerable for the rock mechanics researchers. In the present paper، stresses on the fracture plane in brittle rocks are investigated using Coulomb theory and concept of Mohr circle. First، fracture plane is determined based on the Coulomb theory and then، using Mohr stress circle stresses on fracture plane are estimated. To validate the results، Mohr-Coulomb and Hoek-Brown criterions and Mohr stress circle which gives the real values for stresses on the fracture plane are used. Study shows that there are differences between obtained results from two criterions and Mohr stress circle، and results depend on the Mohr-Coulomb and Hoek-Brown envelopes. While according to the Coulomb-Mohr theory، stress on the fracture plane is determined using results of one experiment considering behavior of rock، and is estimated according to the real fracture plane.
    Keywords: Stress on fracture plane, Brittle rocks, Coulomb, Mohr theory, Mohr stress circle
  • Pages 35-42
    Blasthole diameter and tunnel cross section are very important parameters in designing blasting pattern. Any change in these two parameters can have a significant impact on the economic and technical parameters of the design including specific charge and specific drilling. Several models have been proposed for the design of blasting patterns that can generally be categorized in two models: models based on parallel cuts and models based on angular cuts. Selection of one of these models or methods for initial design pattern is important. In this study، initially، a software is designed for Convenience of calculation. Effective parameters on blasting design such as rock and explosive properties are kept constant to study the effect of other basic parameters including blasthole diameter and tunnel cross section on parameters such as specific drilling and specific charge. Various models and methods have been studied in this research. The result show that the average blast holes number in angular method is more than parallel method for constant hole diameter and tunnel sectional area. Specific charge in parallel methods is often more than angular method. Also specific drilling، in some range of hole diameter and sectional area is higher for angular method and in other ranges parallel method Shows higher values but they are generally very close together.
    Keywords: tunnel faces, blasthole diameter, tunnel sectional area, specific charges, specific drilling
  • Majid Rajaie Najafabadi, Shahla Eskandari, Davood Moradkhani, Behzad Sedaghat, A. Khodadadi Pages 43-52
    This paper examines the main factors affecting transport of toxic elements from waste of leaching of Zinc leaching plant to the environment، during which behavior and solubility of heavy metals and toxic levels of Zn، Ni، Co، Cd، Mn and Pb in column leaching were investigated. Parameters included: flow rate، pH of input solution and leaching time. Filter cake highest solubility leaching was found at flow rate = 1×10-6 m3/min، pH = 5 and time = 20 days. A multiple regression analysis was applied to identify the effective parameters. Leaching time was the dominant factor on transport of toxic elements to the environment. A geostatistical commercial software called SPSS 15 was used to relate dissolution percent to flow rate، pH and leaching time. Critical situation in which toxic elements would be transported from Zinc leaching plant were determined.
    Keywords: toxic elements, Zinc leaching plant, Leaching filter cake, Column leaching
  • Saeed Yousefi Pages 53-65
    In environmental impact assessment of acid mine drainage، the content determination of pyrite content and hydroxy-sulfate minerals is essential. The ASTM-D2492 standard test is an experimental method for precisely determination of pyrite and hydroxy-sulfates minerals in coal wastes. Due to mineralogical differences between coal and porphyry copper wastes، this test has to be modified for porphyry copper wastes. The main cause of error in this experiment for copper wastes is the lack of balance between acid and weight of sample in the test، thus it seems that the weight of samples have to be determined. In this study، 15 subsamples have been derived from three samples of copper waste، weighted in five levels as 1، 0. 4، 0. 3، 0. 2، and 0. 1 g. These subsamples have been tested with ASTM-D2492 standard test method and the results compared to quantitative XRD. Based on the results، the sulfur content related to hydroxysulfate minerals was independent from weight of sample and the sulfur in pyritic form was equal with quantitative XRD results in the weight of 0. 2 g. In addition، by using ASTM-2492 data، the method presented by Romero et al has been modified which became capable to indicate the environmental risk and bioavailability of toxic elements. This method was on the basis of statistical correlation analysis between ASTM-D2492 and ICP data and results in identification of toxic elements founded in hydroxysulfate minerals and adsorbed on iron hydroxides. To verify the method، 60 samples were taken from Nos. 19’s and 31’s Sarcheshmeh waste dumps and analyzed by ASTM-D2492 and ICP methods. It was found that Cd، Co، Cr، Cu، Mn and Ni were incorporated into the hydroxysulfate minerals and As، Cr and Mo were adsorbed on iron hydroxides. These results were consistent with previous studies conducted in the Sarcheshmeh copper mine using sequential extraction experiments.
    Keywords: Modified ASTM, D2492 standard test, Bioavailability, Copper waste dump