مهندسی معدن
سال:1401 | دوره:17 | شماره:54 |تعداد مقالات:7

تعیین پارامترهای پتروفیزیکی و بررسی توزیع آن ها در عمق مخزن، می تواند منجر به زون بندی جدید و تغییر ضخامت زون تولیدی میادین شود. کانی های رسی از دسته کانی های بومی سازندها هستند که در بیشتر سازندهای هیدروکربوری حضور داشته و با کاهش پارامترهای مهم مخزنی و کلیدی از جمله تخلخل و تراوایی پتانسیل تولید را کاهش می دهند. در این پژوهش، هدف بررسی پتروفیزیکی سازند آسماری با تلفیق انواع روش های سنتی و هوشمند به منظور تخمین حجم رس و ارزیابی کیفیت مخزن است. برای تخمین پتروفیزیکی حجم رس به روش های سنتی، روابط پتروفیزیکی بویان-پاسی، استیبر، کلاویر، لارینف-1 (با توجه به سن سازند) و جوزانی کهن بر داده های نگار پرتوی گاما اعمال شد که با مقایسه با 15 داده آزمایشگاهی این پارامتر در اعماق معلوم، کمترین خطا %45 به دست آمد. سپس، برای کاهش خطا به مدل سازی توسط شبکه عصبی (MLP) پرداخته شد که با تخمین داده های آزمایشگاهی، تعداد 259 داده تولید و با تابع فعال سازی تانژانت زیگمویید، الگوریتم آموزش لونبرگ-مارکوات، تعداد 6 نرون و 1 لایه پنهان آموزش داده شد. خروجی های حجم رس شبکه عصبی طبقه بندی شد و جنس سازندی به طور عمده ماسه سنگی-رسی تعیین شد. با بررسی نمودارهای چگالی-تخلخل سنگ شناسی سازندی تعیین و بازه های با کیفیت مخزنی خوب و مناسب برای عملیات مشبک کاری معرفی شدند. داده های نمودار پرتوزایی گاما و تخلخل نوترونی نیز طبقه بندی شد و بازه های با کیفیت سازندی از ضعیف تا عالی معرفی شدند که در نهایت با تلفیق تمامی نتایج حاصل از مطالعات در این پژوهش کیفیت کلی سازند آسماری در چاه موردمطالعه خوب برآورد شد.

مدیریت موثر ناوگان ترابری معادن تاثیر مهمی بر افزایش سوددهی و بهره وری تولید دارد و عدم تحقق اهداف برنامه ریزی شده تولید به علت افزایش تاخیرها و زمان انتظار ماشین ها، نظارت دایمی جهت بهبود عملکرد آنها را ضروری می نماید. در این تحقیق با بکارگیری تکنیک شبیه سازی پیشامد گسسته و نرم افزار Arena، مدل سازی وضعیت فعلی و تحلیل گلوگاه های عملیات بارگیری و حمل باطله استخراجی از معدن سرب و روی مهدی آباد انجام گرفت و بر مبنای نتایج شبیه سازی، رویکردهای مناسب بهبود عملکرد ناوگان پیشنهاد گردید. بدین منظور ابتدا با تحلیل عملیات تولید، حمل کننده ها به عنوان نهادها و بارکننده ها به عنوان منابع شبیه سازی در نظر گرفته شد و سه زیرسیستم پیت معدن، تعمیرگاه و دامپ های تخلیه تعریف گردید. سپس با تحلیل داده های زمان سنجی، برآورد توابع توزیع مربوط به زمان فعالیت های بارگیری، تخلیه و پیمایش مسیرهای معدن و تاخیرات انجام گرفت. پس از اعتبارسنجی مدل و بر اساس نتایج شبیه سازی، معدن با افت بهره وری و بیکاری تعدادی از بارکننده ها مواجه می باشد که این موضوع با افزایش عمق معدن بیشتر خواهد شد به طوری که جهت جبران هر 300 متر افزایش مسافت حمل، نیاز به اضافه شدن حداقل 2 کامیون 30 تنی است. در ادامه رفتار سیستم در صورت تغییر پارامترهای مدل شبیه سازی گردید و با تعریف دو دسته سناریو شامل حذف بارکننده های کم کارکرد و اضافه نمودن کامیون ها در قالب 105 حالت مختلف، مدل اجرا و نتایج مورد تحلیل قرار گرفت. بر اساس نتایج تحقیق، دو برابر شدن تعداد کامیون های 30 تنی، موجب حداکثر سازی هر دو معیار سرویس دهی متوسط بارکننده ها و حمل کننده ها می شود. از طرفی، امکان حذف 2 تا 3 بارکننده بدون تغییر قابل توجه در عملکرد بارکننده های فعال باقیمانده وجود دارد.

پردازش تصاویر سنجش از دور به منظور تفکیک دگرسانی های هیدروترمال، در صورت در دسترس نبودن طیف اولیه ی پیکسل ها، یکی از بحث های چالش برانگیز برای محققان است. تحقیق های قبلی نشان داده اند که تفکیک دقیق زون های دگرسانی های هیدروترمال از یکدیگر با استفاده از روش های مرسوم پردازش تصاویر مبتنی بر خصوصیات طیفی پیکسل ها، امکان پذیر نمی باشد. لذا این تحقیق با ارایه یک الگوریتم چند مرحله ای در تلاش است تا زون های دگرسانی هیدروترمال موجود در محدوده غربی استان کرمان را با دقت بالایی شناسایی و تفکیک نماید. جهت رسیدن به این هدف، روش آنالیز مولفه های اصلی، مدل فرکتال غلظت-مساحت و مدل زمین آماری کریجینگ شاخص کامل (FIK) به صورت ترکیبی به کار رفته اند. نتایج نشان دهنده دقت بالای مدل FIK در شناسایی و تفکیک هر کدام از دگرسانی های فیلیک، آرژیلیک و پروپیلیتیک در منطقه مورد مطالعه است. همچنین به منظور ارزیابی خطای طبقه بندی، ماتریس درهم آمیختگی بررسی شد. نتایج ماتریس در هم آمیختگی بیان گر آن است که مدل FIK عملکرد خوبی را در رابطه با طبقه بندی تصویر داشته است و صحت کل آن برابر با 30/89 درصد می باشد. همچنین با توجه به تعداد بالای پیکسل های آموزشی زون فیلیک، مدل FIK به خوبی توانسته است این نوع دگرسانی را شناسایی نماید.

حفظ و ترمیم بناهای تاریخی و سنگ های ساختمانی همواره از چالش های قابل توجه مهندسین معدن بوده است. یکی از روش های مفید جهت ترمیم نقاط ضعف سنگ ها، استفاده از تکنیک نوین رسوب گذاری میکروبی کلسیم کربنات (دوغاب زیستی) در پر کردن فضاهای خالی سنگ ها می باشد. در این مقاله، تاثیر شرایط مختلف در استفاده بهینه از دوغاب زیستی با انجام آزمون های آزمایشگاهی مورد بررسی قرار می گیرد. برای انجام آزمون ها از نمونه های سنگ تراورتن با شرایط کانی و سنگ شناسی یکسان استفاده گردید. الگوی آزمایش ها با دو متغیر میزان مواد اولیه تولید (غلظت های کلسیم کلرید و اوره در محلول سیمان ساز) و دو متغیر محیطی (pH محلول شست و شو و دمای محیطی ترسیب) هر کدام در پنج سطح و پاسخ سنگ به عملیات بهسازی (نسبت تغییر سرعت موج) بر اساس روش سطح پاسخ طراحی شد که منجر به اجرای 31 آزمایش گردید. نتیجه انجام پژوهش حاکی از آن است که به کارگیری غلظت های مساوی کلسیم کلرید و اوره (هر کدام به میزان حدودا 1 مولار) برای انجام عملیات ترسیب میکروبی مناسب تر است. تنظیم pH محلول شست و شو در حدود 7 و دمای محیطی 15 درجه سلسیوس، سبب دست یابی به مقادیر بهینه رسوب کربنات کلسیم شده و در نتیجه ترمیم بهتر سنگ را به همراه خواهد داشت. افزایش pH از 7 به 11 سبب کاهش 35 درصدی نسبت سرعت موج و نیز کاهش pH از 7 به 3 سبب کاهش 40 درصدی نسبت سرعت موج می شود. همچنین، افزایش دمای محیط از 15 به 30 درجه سلسیوس و نیز کاهش دمای محیط از 15 به 0 درجه سلسیوس سبب کاهش 15 درصدی نسبت سرعت موج می شود. نتایج فوق نشا ن می دهند که محیط های خیلی اسیدی یا بازی و دماهای خیلی سرد یا گرم، برای انجام عملیات ترسیب میکروبی چندان مناسب نیستند و به طور کلی تاثیر باران های اسیدی در تخریب رسوب ترمیم کننده در مقایسه با باران های قلیایی بیشتر است.

دسترسی زیستی1 عناصر مضر بالقوه مانند فلزات سنگین در بسیاری از مطالعات نادیده گرفته شده و بیشتر بررسی ها بر اساس غلظت کل انجام می شود. با توجه به اینکه میزان غلظت کل فلزات، در بیشتر موارد اطلاعات محدودی را در مورد تحرک و زیست فراهمی فلزات سنگین نشان می دهد بنابراین غلظت بخشی یا عصاره گیری، بهترین روش در تخمین مقدار و نسبت فلزات در خاک می باشد. در این پژوهش در مجموع تعداد 40 نمونه از خاکهای سطحی اطراف معدن، باطله معدنی و زمین کشاورزی اطراف معدن آهنگران برداشت شد. غلظت کل عنصر سرب و روی توسط ICP-AES و بخش دسترسی زیستی با استفاده از روش تک مرحله ای توسط اسید کلریدریک 1/0 نرمال توسط دستگاه جذب اتمی (AAS) تعیین گردید. نتایج فاکتور آلودگی (CF) عنصر سرب برای باطله های معدنی، اطراف معدن بیانگر آلودگی بسیار زیاد و برای زمین های کشاورزی آلودگی متوسط می باشد. مقدار CF عنصر روی برای باطله های معدنی نشاندهنده آلودگی بسیار زیاد و برای سایر مناطق متوسط بوده است. شاخص بار آلودگی (PLI) نشان داد که عناصر در اطراف معدن و باطله معدنی دارای درجه آلودگی شدید و در زمین کشاورزی درجه آلودگی کم است. کد ارزیابی خطر (RAC) که براساس میزان دسترسی زیستی دو عنصر روی و سرب محاسبه شد، برای عنصر روی در تمام مناطق در گروه خطر متوسط و برای عنصر سرب (به جز محدوده زمین کشاورزی) در گروه خطر کم قرار گرفت. پایین بودن مقادیر دسترسی زیستی نشان دهنده حضور فلزات سرب و روی در فاز باقیمانده (به شکل کانی) می باشد که خطر زیادی برای موجودات زنده ندارد. افزایش مقادیر دسترسی زیستی در خاک های کشاورزی که در فواصل دورتری از معدن قرار گرفته اند بیانگر حضور بیشتر این فلزات در فازهای قابل تبادل و متصل به کربنات می باشد.

بررسی رفتار برشی درزه ها بدلیل اثر مهم آن بر پایداری سازه های روباز مانند شیروانی های سنگی از اهمیت بالایی برخوردار است. در این راستا کارهای مهم و ارزشمندی توسط محققین متعددی صورت پذیرفته است. به منظور پیش بینی مقاومت برشی اوج درزه ها مدل های تجربی و نظری گوناگونی ارایه شده است. هدف نهایی این مدل ها، پیش بینی مقاومت برشی اوج درزه ها از طریق پارامترهای شناخته شده و بدون انجام آزمایش می باشد. بدلیل کمبود و سختی اخذ نمونه های طبیعی، تحقیقات پیشین اکثرا بر روی نمونه های مصنوعی از جنس سیمان یا گچ با شکل هندسی منظم (مربع / مستطیل) انجام شده است. تحقیق حاضر به بررسی رفتار برشی درزه های طبیعی بدون پرشدگی حاصل از حفاری مغزه گیری می پردازد. بدین منظور عملیات فتوگرامتری بردکوتاه بر روی 52 نمونه درزه طبیعی انجام و خواص مورفولوژی سطح آن ها برداشت شد. آزمون برش مستقیم تحت شرایط بار نرمال ثابت انجام شد و مقاومت برشی اوج درزه ها بدست آمد. برای تعیین رابطه پیش بینی کننده و تخمین مقاومت برشی درزه ها از الگوریتم برنامه سازی بیان ژنی که توانایی برقراری رابطه ضمنی بین پارامترهای ورودی و متغیر خروجی را دارد، استفاده شد. جهت مدل سازی، از 70 درصد داده ها برای آموزش و 30 درصد مابقی برای آزمایش مدل ها به صورت تصادفی، استفاده شده است. در مجموع چهار مدل اجرا و رابطه ریاضی بین پارامترها جهت پیش بینی مقاومت برشی اوج ارایه شد. برای ارزیابی کارآیی مدل ها، از معیارهای معتبر مانند R2، MSE، MAE، RSME و RSE استفاده شد. نتاج نشان داد الگوریتم برنامه سازی بیان ژنی از دقت مناسبی برای تخمین متغیر خروجی برخوردار است. مطالعه و دستیابی به این تعداد از درزه های طبیعی با سه نوع سنگ می تواند یک اتفاق خاص باشد که به راحتی قابلیت تکرار آن نیست.

بنتونیت یک خاک صنعتی با کاربردهای فراوان است. اکثر معادن بنتونیت کشور (خصوصا معادن استان خراسان جنوبی که قطب بنتونیت کشور محسوب می شود) به دلیل کم بودن ذخیره و پراکنده بودن به صورت نیمه تعطیل و یا بهره برداری محدود مشغول به کار هستند. احداث کارخانه های فرآوری سیار باعث رونق این معادن، ایجاد ارزش افزوده، ایجاد اشتغال در مناطق محروم و بهره برداری مناسب از ذخایر کشور خواهد شد. علاوه بر آن انعطاف پذیری، کاهش هزینه های حمل و نقل مواد خام، نیاز به سرمایه گذاری کم، نصب سریع و آسان و ارتقاء دانش ساخت تجهیزات و معدنکاری نیز از مهمترین مزیت های این واحدهای فرآوری می باشد. یک کارخانه فرآوری سیار برای تولید کنسانتره بنتونیت نیاز به واحدهای سنگ شکنی اولیه (سنگ شکن فکی)، سنگ شکنی ثانویه (سنگ شکن ضربه ای)، جداکننده واسطه سنگین (سیکلون واسطه سنگین یا دایناویرپول)، خشک کنی (خشک کن استوانه ای دوار)، آسیا کنی (آسیای غلطکی)، بسته بندی، تامین انرژی و کنترل و مونیتورینگ دارد که هر کدام می توانند بر روی یک تریلر سوار شوند. مطالعات و بررسی های فنی و اقتصادی نشان می دهد که چنین کارخانه فرآوری سیاری با ظرفیت 200 تن در روز، نیاز به حدود 530 میلیارد ریال سرمایه ثابت و حدود 5/30 میلیارد ریال سرمایه در گردش دارد. همچنین هزینه های عملیاتی سالیانه این طرح نیز حدود 180 میلیارد ریال تخمین زده شده است. با این مشخصات، این طرح دارای دوره بازگشت سرمایه 8/1 سال، ارزش خالص فعلی مثبت و نرخ بازده ای داخلی 48 درصد خواهد بود که از نظر سرمایه گذاری مناسب و مقرون به صرفه است. همچنین مهمترین ریسک های این طرح از نظر سرمایه گذاری شامل فرآیندها عملیاتی، نوسانات نرخ ارز و قیمت ها است. سایر پارامترها این طرح دارای ریسک متوسط و کم می باشند.