مهندسی معدن
سال:1395 | دوره:11 | شماره:32 |تعداد مقالات:12

شبیه سازی زمین آماری امکان تولید مدل های دو و سه بعدی با استفاده از داده های اندازه گیری شده در محل های محدود (چاه) را فراهم می کند. در این مطالعه، روش جدیدی به نام شبیه سازی متوالی مستقیم بهبودیافته ارائه شده و با روش شبیه سازی متوالی مستقیم رایج، برای شبیه سازی داده های مقاومت صوتی مقایسه شده است. در الگوریتم رایج پارامترهای شبیه سازی واریوگرام و تابع توزیع احتمالاتی به صورت کلی معرفی می شود بنابراین احتمال توزیع فضایی نامناسب مقادیر شبیه سازی شده در نتیجه الگوریتم وجود دارد. در روش بهبودیافته، امکان معرفی این پارامترها به صورت محلی به الگوریتم شبیه سازی فراهم شده است. تحلیل و بررسی مقاطع قائم از مقادیر شبیه سازی شده توسط روش رایج و بهبودیافته روی داده مصنوعی نشان می دهد که در روش بهبودیافته مقادیر شبیه سازی شده توزیع فضایی مناسب تری دارند. همچنین هر دو روش رایج و بهبودیافته بر روی یک داده واقعی اعمال شده است. مقایسه نتایج نشان دهنده بهبود عملکرد روش جدید نسبت به روش رایج است. ضمن اینکه هیستوگرام محلی در نتیجه الگوریتم بهبودیافته بازتولید شده است. همچنین برای تحلیل عدم قطعیت، 100 خروجی شبیه سازی با استفاده از هر دو روش تولید شده است تا امکان محاسبه واریانس در هر سلول به وجود آید. کاهش واریانس و در نتیجه کاهش عدم قطعیت در روش بهبودیافته، هم در مورد داده مصنوعی و هم در مورد داده واقعی، موید کارایی بهتر این روش نسبت به روش رایج است.

توان کشی یکی از مهم ترین پارامترهای کنترلی آسیاهای گردان محسوب می شود. توان کشی به عوامل مختلفی از جمله دانسیته بار، خصوصیات ماده معدنی، اندازه گلوله و نوع آسیا وابسته است. اغلب در روابط ارائه شده جهت تخمین توان کشی، برای فضای خالی بین گلوله-ها که تاثیر مستقیمی بر دانسیته بار دارد، عددی در حدود 40% در نظر گرفته می شود. در این تحقیق فضای خالی بین ذرات، از نسبت حجمی آب قرار گرفته بین ذرات به کل حجم تعیین شد. نتایج نشان داد که فضای خالی بین گلوله ها و ماده معدنی، به شکل و توزیع ابعادی آن ها بستگی دارد. مقدار فضای خالی برای گلوله و ماده معدنی در حالت تک اندازه به ترتیب، از 39% و 38.1%برای اندازه 12 میلی متری به 37.8% و 37.1% برای اندازه 8 میلی متری کاهش یافت. فضای خالی برای زنجیره گلوله پیشنهادی Bond با بزرگترین اندازه گلوله 11.4 و 8.8 میلی متر به ترتیب 36% و 35.2% به دست آمد. برای ماده معدنی با بزرگ ترین اندازه ذره 11.4 میلی متر و زنجیره ابعادی پیشنهادی Bond فضای خالی برابر با 34.5% اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که فضای خالی بین گلوله ها در حالت زنجیره ابعادی کمتر از حالت تک اندازه است و با کوچک تر شدن اندازه بزرگ ترین گلوله زنجیره، فضای خالی کاهش می یابد. به منظور بررسی تغییرات دانسیته بار بر توان کشی در آسیاهای صنعتی، زنجیره ابعادی گلوله آسیای گلوله ای مجتمع مس سرچشمه در ابتدای راه اندازی و در حین کار که گلوله ها تحت سایش قرار گرفته اند با کوچک مقیاس کردن گلوله ها تحت آزمایش قرار گرفتند. مقدار فضای خالی در این دو حالت که نشانه تغییر توزیع دانه بندی گلوله ها در اثر سایش طی عملیات بود، به ترتیب 33.5% و 36.1% به دست آمد. این میزان کاهش (2.6%) در فضای خالی به دلیل اضافه کردن گلوله جبرانی با بزرگ ترین اندازه تشخیص داده شد. در این تحقیق، رابطه تخمین توان کشی Bond برای آسیاهای گلوله ای با در نظر گرفتن دانسیته بار تصحیح شد.

شکست بسیاری از سازه های مهندسی بر اثر گسترش ترک با وجود پایین بودن نرخ بارگذاری روی آن ها در مقایسه با مقاومت تئوریکی سازه ها،لزوم درک دقیق مکانیزم و عوامل موثر بر گسترش ترک را آشکار می سازد. استفاده از روش های متداول تحلیل و طراحی سازه های فولادی، بتنی و سنگی بر مبنای معیار های تنش و مقاومت، تاکنون مشکلات زیادی در پایداری سازه ها به وجود آورده است. امروزه با توجه به گستردگی روز افزون نانو بتن ها، مطالعات تاثیر نانو ذرات بر مکانیزم شکست در این نوع بتن ها بسیار نادر است. در این تحقیق مکانیزم داخلی مقاومت و شکست بتن های مسلح شده با نانو ذرات سیلیسی مطالعه و بررسی شده است. برای تحقق این موضوعاز نمونه های مختلف استوانه ای، دیسکی با ترک مرکزی (CSCBD) و مکعب مربع طبق استاندارد و ترکیب های یکسان (آب، سیمان و سنگ دانه) اما متفاوت در مقدار نانو ذرات سیلیس (0، 0.5، 1، 1.5) در بازه های مختلف نگهداری 7 و 28 روز استفاده شده است. برای رفتارنگاری فرآیند شکست نیز از تکنیک نوین انتشار آوایی (AE) استفاده شده است که با بررسی پارامتر هایی نظیر تعداد کانت، گسترش ترک پایدار و ناپایدار، فرکانس متوسط و زاویه خیز نیز مشاهده می شود که با تغییرات مقدار درصد نانو ذرات سیلیس در خمیره بتن، این پارامتر ها نیز تغییر می کنند. می توان اینگونه بیان کرد که نتایج بیان گر رابطه خطی بین مقاومت و چقرمگی شکست مد برش و کشش نمونه ها بوده است، به طوری که بتن های با 1 درصد از نانو ذرات سیلیس بیشترین چقرمگی شکست را دارند و با افزایش و یا کاهش مقدار نانو ذرات سیلیس، مقاومت و چقرمگی شکست در هر دو مد شکست کاهش می یابد. همچنین نمونه های نانو بتن تحمل تنش های بالاتر بدون گسترش ترک ناپایدار را نسبت به بتن معمولی دارند و یا به عبارت بهتر نانو ذرات سیلیس باعث تاخیر در گسترش ترک ناپایدار در ساختار نمونه ها می شود.

ناهمسانی و وجود ناپیوستگی ها، در مقاومت و رفتار توده سنگ نقش اساسی دارد. امروزه مهندسین با محدوده وسیعی از روش ها، به منظور تحلیل پایداری شیب های سنگی مواجه هستند. به دلیل سادگی و سرعت اجرا، روش های به کار رفته در تحلیل های استاتیکی همچنان جایگاه ویژه ای در بررسی پایداری شیب های سنگی درزه دار دارند. یکی از معروف ترین روش های استاتیکی موجود در تحلیل پایداری توده سنگ های درزه دار، تئوری بلوکی و روش بلوک ها ی کلیدی است که تنها برمبنای یافتن و تحلیل بلوک کلیدی بوده و چنان چه هیچ یک از این بلوک ها ناپایدار نباشند، دلالت بر پایداری توده سنگ می کند. در بعضی مواقع، اجتماع تعدادی بلوک پایدار منجر به تشکلیل گروهی شده که اغلب سبب ناپایداری می شود؛ بنابراین تحلیل پایداری توده سنگ درزه دار، منجر به بررسی گروه هایی از بلوک ها می شود که به صورت بالقوه برای پایداری یک شیب سنگی خطرناک می باشند. روش گروه های کلیدی با عملکردی پیشرونده اقدام به معرفی این گروه های بحرانی کرده و محاسبات پایداری را در آن ها متمرکز می کند. برای افزایش کارایی، دقت و سرعت روش گروه های کلیدی و همچنین توسعه آن در سه بعد، تلفیق آن با یکی از روش های عددی مورد توجه است، تا ضمن توسعه این روش مشکل زمان زیاد محاسبه در کدهای رایآن های مربوط به روش های عددی مرتفع شود. این هدف در دو بخش تحقق می یابد: الف) تحلیل اندرکنش بلوک ها ی یک گروه کلیدی و یافتن گروه کلیدی بحرانی ب) تحلیل اندرکنش گروه کلیدی بحرانی با توده سنگ و بررسی پایداری توده سنگ. در این مقاله با هدف تحلیل اندرکنش بلوک های گروه کلیدی، ابتدا به بررسی عملکرد روش گروه های کلیدی پرداخته و سپس برای انتخاب بهترین روش عددی برای توسعه، از روش تصمیم گیری چندشاخصه فازی بهره گرفته شده است. در پایان روش تحلیل تغییر شکل ناپیوسته (DDA) به عنوان سازگارترین روش عددی با معیارهای توسعه، انتخاب شد و سپس تلفیق این دو روش، مورد توجه قرار گرفت و الگوریتم و برنامه اولیه در محیط نرم افزاری Mathematica تهیه شد. نتایج این مرحله از توسعه روش گروه های کلیدی که عملا نوعی تلفیق با روش تحلیل تغییر شکل ناپیوسته است، بیان گر قابلیت توسعه روش گروه های کلیدی در شناسایی و تحلیل پایداری گروه های کلیدی بحرانی در شیب های سنگی درزه دار است.

در این تحقیق با استفاده از روش اجزای مجزا تاثیر نسبت مقاومت کششی به فشار محصورکننده بر نفوذ دیسک U شکل TBM بررسی شده است. بدین منظور، سه مدل عددی با مقاومت های کششی متفاوت5 MPa ،15 MPa و 25 MPa ساخته شد. از هر مدل دو نمونه مشابه آماده شد و تحت دو تنش محصورکننده MPa 5 و  25 MPaقرار گرفت. به طور کلی 6 مدل سازی انجام شد. بعد از اعمال فشار جانبی، برنده با نرخ0.02 m/s به میزان 4 mm در سنگ نفوذ کرده و باعث شکست سنگ می شود. سنگ زیر برنده سه رفتارمکانیکی مختلف را نشان می دهد که عبارتند از: ناحیه شکسته شده زیر برنده، ناحیه پلاستیک با ترک های موضعی زیر ناحیه شکسته شده و ناحیه الاستیک. نتایج نشان می دهند که نسبت مقاومت کششی به فشار محصورکننده تاثیر بسزایی بر وسعت نواحی شکسته شده دارد. در فشار محصور کننده5 MPa ، با افزایش مقاومت کششی نیروی شروع ترک، تنش شکست افزایش می یابد ولی وسعت شکست و میزان نفوذ دیسک کم می شود. همچنین در فشار محصور کننده25 MPa ، با افزایش مقاومت کششی نیروی شروع ترک، تنش شکست، وسعت شکست و میزان نفوذ دیسک تقریبا ثابت است.

فرایند الکتروکواگولاسیون از جمله فرآیندهای جدید و رو به رشدی است که به نحوه چشم گیری به منظور حذف ذرات معلق آب استفاده قرار شده است. در این تحقیق به بررسی روش الکتروکواگولاسیون برای کاهش کل ذرات جامد معلق (TSS)، کدورت و سختی در آب سرریز تیکنر هماتیت گل گهر سیرجان پرداخته شده است. بدین منظور در مقیاس آزمایشگاهی محفظه شیشه ای به حجم 3 لیتر و مجهز به 6 الکترود ساخته شد. الکترودها از جنس آهن ، استیل و آلومینیوم، که به صورت مجزا در هر یک از انواع الکترود قرار گرفته اند. پارامترهای جنس الکترود، مدت زمان تماس و ولتاژ بررسی شد. نتایج نشان داد که الکترود آلومینیوم نسبت به الکترودهای آهن و استیل بیشترین میزان حذف TSS را دارد. به طوری که در ولتاژ 6 ولت و زمان ماند 5 دقیقه، TSS به میزان 88.5 درصد حذف شده است. از طرفی الکترود استیل در ولتاژ 6 ولت و مدت زمان ماند 15 دقیقه بالاترین مقدار حذف کدورت برابر با 81% (21 NTU) را دارد. همچنین در ولتاژهای مختلف و زمان ماندهای متفاوت هیچ گونه تغییر قابل توجهی در سختی مشاهده نشد. بر اساس بررسی فنی و اقتصادی،هزینه های سرمایه ای، عملیاتی و نگهداری برای الکترودهای آلومینیوم، آهن و استیل به طور جداگانه محاسبه شد. نتایج نشان داد الکترود آهن با توجه به کل هزینه های اجرایی (878 ریال) نسبت به الکترودهای استیل (2978 ریال) و الکترود آلومینیوم (3160 ریال) ارجحیت دارد. از طرفی الکترود آهن با توجه به سهولت در بهره برداری، قابلیت ته نشینی خوب لجن تولیدی، قابلیت آبگیری مناسب و تولید حجم لجن کمتر، مناسب تشخیص داده شده است.

امروزه سدهای بزرگ با اهدافی نظیر تولید انرژی برق آبی، ایجاد مناطق گردشگری، افزایش عمر سد های پایین دست و مواردی از این دست احداث می شوند. سدهای بتنی قوسی از جمله مقرون به صرفه ترین روش های سدسازی در مقیاس بزرگ هستند. بخش عمده ای از تحمل بار ناشی از فشار مخزن در سد های قوسی به عهده تکیه گاه های آن است. این موضوع تاکیدی بر اهمیت بالای تحلیل پایداری تکیه گا ه ها در این نوع سدها است. روش سنتی معمول برای تحلیل پایداری تکیه گاه های یک سد استفاده از روش تعادل حدی برای محاسبه ضریب ایمنی گوه های مستعد لغزش است. در روش مذکور، گوه های سنگی صلب و فاقد ناپیوستگی داخلی درنظرگرفته می شوند. در تحقیق پیش رو، پس از مروری کوتاه بر وضعیت زمین شناسی ساختگاه طرح سد و نیروگاه بختیاری و شناخت گوه های مستعد لغزش در محل تکیه گاه های سد، نیروی وارد بر تکیه گاه ها با استفاده از روش اجزای محدود تخمین زده شده است. در فرآیند مدل سازی عددی سعی بر این است که هندسه بدنه سد و تکیه گاه ها با حداقل ساده سازی، شبیه سازی شوند. همچنین برای اطمینان از عدم تاثیر فواصل مرزی بر نتایج مدل سازی، از المان های نیمه بی نهایت در مرزها بهره گرفته شده است. درنهایت پس از تخمین توزیع بارهای بدنه سد بر تکیه گاه ها، پایداری گوه های مستعد لغزش با استفاده از تئوری حدبالا تایید شده است. روش مذکور، روشی مبتنی بر تعادل کار و انرژی است که بر خلاف روش تعادل حدی توانایی بررسی تسلیم در ناپیوستگی های داخلی گوه سنگی را دارد.

پهنه بندی کانسار، یکی از مسائل مهم در زمینه مدل سازی، ارزیابی و برنامه ریزی استخراج در امور معدنی است. در مدل سازی های معدنی، منطقه بر اساس ویژگی های فیزیکی موثر بر کانی زایی یا توزیع فضایی عیار به پهنه های مختلف تقسیم می شود. در این مقاله، از روش خوشه بندی نقشه خودسازمانده (SOM) به منظور پهنه بندی سه بعدی کانسار معدنی استفاده شده است و شاخص های اعتبارسنجی برای تعیین تعداد بهینه پهنه ها به کار برده شده است. به منظور اعتبارسنجی الگوریتم پیشنهادی، داده ها و اطلاعات معدن سنگ آهن چغارت به کار برده شده است. شاخص های اعتبارسنجی خوشه بندی روی داده های عیارسنجی آهن و فسفر گمانه های اکتشافی اجرا شد و در نتیجه تعداد دو پهنه به صورت بهینه مشخص شد. بر اساس نتایج، محدوده دو پهنه و نحوه اختصاص نمونه به هر پهنه با استفاده از الگوریتم خوشه بندی نقشه خودسازمانده تعیین شد. در نتیجه، خروجی الگوریتم های SOM و K-means بررسی شد که در حدود 90% داده ها به صورت مشابه به خوشه های یکسان اختصاص یافته است. در روش SOM، سطح جدایش دو پهنه در راستای شمال شرقی-جنوب غربی کشیده شده که به سمت جنوب شرقی شیب دارد، در حالی که این سطح جدایش در روش K-means راستای شرقی-غربی و شیب به سمت جنوب دارد. بر اساس سطوح جدایش به دست آمده از دو روش خوشه بندی و مقایسه با خصوصیات بعدی-جهتی و ویژگی های ساختمانی موثر در کنترل کانی زایی (به ویژه گسل ها)، سطح جدایش SOM از نظر ساختار فضایی و جهتی، هم خوانی قابل توجهی با ویژگی های ساختمانی منطقه دارد.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.