روش های تحلیلی و عددی در مهندسی معدن
سال:1394 | دوره:5 | شماره:10 |تعداد مقالات:9

روش های تفسیر خودکار بی هنجاری های میدان پتانسیل به طور قابل ملاحظه ای سبب کاهش بار تفسیری ژئوفیزیکدانان می شوند و امروزه کاربرد گسترده ای پیدا کرده اند. این روش ها به دو دسته کلی روش های مدل سازی و تحلیلی دسته بندی می شوند. از پرکاربردترین روش های تحلیلی می توان اویلر دیکانولوشن، ورنر دیکانولوشن و اخیرا روش تیلت- عمق (Tilt-Depth) را نام برد. روش تیلت- عمق بر پایه استفاده همزمان زاویه تیلت برای تخمین مرز و عمق توده های مولد است. در این تکنیک روابط گرادیان قائم و افقی بی هنجاری مغناطیسی مدل کنتاکت در رابطه مربوط به زاویه تیلت جایگذاری و رابطه ای برای تخمین عمق تولید می شود. در این مقاله این روش در مورد مدل های گرانی سنجی استوانه افقی و کره مدفون تعمیم و توسعه داده می شود. کارایی روش نیز با استفاده از مدل های مصنوعی کره و استوانه افقی در حالت های مختلف بررسی می گردد. همچنین اثرات نویز و همجواری توده ها نیز بر کارایی روش بررسی شده است. این روش روی دو پروفیل تهیه شده از نقشه بی هنجاری گرانی معدن سنگ آهن شواز در استان یزد به کار برده شده و نتایج آن با روش تحلیل طیف انرژی مقایسه شده است.

روش های آماری چند متغیره کاربردهای زیادی در علوم وابسته به زمین شناسی خصوصا ژئوشیمی پیدا کرده اند. در این مطالعه از آنها به عنوان کاربردی جدید برای تشخیص دگرسانی های نوع آرژیلیک، پتاسیک و پروپلیتیک (دگرسانی های عمده موجود در کانسارهای مس پرفیری) استفاده شده است. منطقه حراران واقع شده است. برای تعیین مناطق دگرسان شده از 607 نمونه لیتوژئوشیمیایی استفاده شده است، این نمونه ها از منطقه حراران واقع در در نقشه 1:100000 شهرستان بافت استان کرمان اخذ شده اند که در این منطقه کانی زایی مس پورفیری رخ داده است. نمونه ها برای 45 عنصر به روش ICP-MS و در آزمایشگاه Amdel استرالیا آنالیز شده اند که از بین آنها عناصر Ca، Na، Al، Fe، S، K، Rb، Mg برای انجام این پژوهش انتخاب شدند. نتایج آنالیز خوشه ای بر روی متغیر ها و بر روی نمونه ها دو خوشه نشان دادند: خوشه اول شامل عناصر K، Rb، S، که منطبق بر دگرسانی نوع پتاسیک و آرژیلیک و خوشه دوم نیز شامل عناصر Mg، Ca، Na، Al، Fe است که دگرسانی نوع پروپلیتیک را نشان می دهند. نتایج آنالیز فاکتوری نیز نتایج فوق را تایید کردند و حتی نقشه فاکتور اول در قسمت های جنوبی منطقه، نواحی کوچکی از آلتراسیون آرژیلیک و پتاسیک را نیز مشخص کرد که این مناطق توسط روش آنالیز خوشه ای بر روی نمونه ها مشخص نشده بودند.

انتخاب نوع ابزار دقیق و محل مناسب برای نصب آن تاثیر به سزایی بر هزینه ابزار و عملیات معدن کاری دارد. استفاده از ابزار دقیق برای کنترل پایداری شیب در کشور های پیشرفته، بعنوان افق جدید در مهندسی معدن و ژئومکانیک بطور گسترده مورد استفاده قرار گرفته است. پایداری دیواره غربی معدن مس سرچشمه در حال حاضر از مسائل مهم معدن می باشد. با مطالعات انجام شده در خصوص وضعیت زمین شناسی و ژئومکانیکی توده سنگ های دربرگیرنده ماده معدنی و هندسه معدن، نصب ابزار دقیق در دیواره غربی به عنوان مناسبترین راه حل برای کنترل پایداری می باشد. در این تحقیق برای مکان یابی محل مناسب نصب ابزار دقیق در دیواره غربی معدن مس سرچشمه از سامانه اطلاعات جغرافیایی استفاده شد. انتخاب نوع ابزار و تعیین مکان مناسب برای نصب آن نیاز به شناخت شرایط زمین شناسی، وضعیت ساختاری، خواص توده سنگ و هیدروژئولوژی ناحیه مورد مطالعه دارد. در این مقاله با تعیین و جمع آوری اطلاعات مذکور و تبدیل آنها به نقشه، محل مناسب برای نصب ابزار شناسایی شد. مهترین پارامتر های زمین شناسی و ژئومکانیکی شامل: سنگ شناسی، آلتراسیون، ارتفاع پیزومتری، گسل ها، وضعیت ناپیوستگی ها، فاصله داری ناپیوستگی ها، شاخص مقاومت زمین شناسی، امتیاز توده سنگ، ضریب کیفیت سنگ، مقاومت فشاری تک محوره، ارتفاع، شیب و جهت شیب مورد بررسی قرار گرفتند و در سامانه اطلاعات جغرافیایی به نقشه تبدیل شدند. لایه اطلاعاتی مربوط به هر پارامتر بر اساس وزن هر پارامتر، در نرم افزار ArcGIS9.3، کلاسه بندی و وزن دهی شد. تلفیق داده ها با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی و منطق فازی انجام شد. در نهایت نقشه مناطق مطلوب جهت انتخاب محل مناسب برای نصب ابزار دقیق در دیواره غربی معدن مس سرچشمه تهیه شد و با انجام عملیات کنترل صحرایی، چندین ناحیه جهت مطالعات تکمیلی در مناطق پیشنهادی مشخص گردید.

در مدل سازی لرزه ای روش تفاضل محدود یک ابزار معروف و محبوب عددی برای گسسته سازی معادله موج است که در آن عملگر زمان توسط یک تقریب مرتبه دو و مشتقات مکانی توسط یک رویه مرتبه چهار تقریب زده می شوند. تقریب مشتق زمان به این صورت باعث ایجاد خطای عددی می گردد که با انتخاب گام های زمانی کوچک می توان از آن جلوگیری کرد، این امر باعث افزایش زمان محاسبات نیز می گردد. همچنین برای گسسته سازی زمانی از برخی روش های دیگر همانند روش های استورمر- فرلت، لیپفراگ و اخیرا روش ترکیبی بسط سریع- استورمر- فرلت استفاده شده است که در این مقاله مورد بحث، بررسی و مقایسه قرار گرفته است. هدف اصلی مقاله حاضر ارائه یک روش عددی جدید با استفاده از انتگرال گیری ترکیبی لیپفراگ و روش بسط سریع برای دستیابی به دقت و پایداری بالا به منظور حل عددی معادله موج برای مدل سازی و مهاجرت زمانی معکوس داده های لرزه ای می باشد. با استفاده از روش بسط سریع و روش تبدیل فوریه برای مشتقات مکان، می توان روش پیشنهادی مطالعه حاضر، یعنی روش ترکیبی بسط سریع-لیپفراگ، را به منظور انتشار میدان موج، حتی برای گام های زمانی بزرگتر نیز بکار برد. با روش پیشنهادی، پاسخ معادله موج و مشتق اول آن نسبت به زمان در هر گام زمانی مورد استفاده بدست می آید. روش ارائه شده نه تنها برای گام های زمانی کوچک، دارای دقت بسیار بالایی است، بلکه با افزایش گام زمانی به چندین برابر، دارای خطای به مراتب کمتری نسبت به سایر روش های ارائه شده از این دست همانند روش استورمر - فرلت، روش لیپفراگ و روش ترکیبی بسط سریع - استورمر - فرلت می باشد.

پروژه های زیرزمینی و زیرساختی عموما پروژه های پیچیده با متغیرهای زیادی از جمله شرایط متغیر و نامطمئن زمین و آب های زیرزمینی بوده و اطلاعات حاصله اکثرا به صورت غیرمستقیم به دست می آیند. این شرایط ریسک های قابل توجهی را بر تمام اجزای پروژه حتی قسمت هایی که به صورت غیرمستقیم با پروژه در ارتباط می باشند، وارد آورده و منجر به صرف هزینه های زیاد و تاخیرات زمانی در انجام پروژه می گردد. مدیریت درست و به موقع این ریسک ها موجب حداقل کردن احتمال وقوع یا اثر پیامدهای منفی بر اهداف پروژه می شود. ‎رتبه بندی‎ ‎با فراهم‎ ‎آوردن‎ ‎امکان‎ ‎پاسخ دهی‎ ‎به موقع‎ ‎به همه ریسک ها، کمک‎ ‎شایانی به‎ ‎انجام‎ ‎هرچه‎ ‎موفق تر‎ ‎فرآیند‎ ‎مدیریت‎ ‎ریسک‎ ‎می نماید. در این مقاله به اولویت بندی ریسک در تونل سازی مکانیزه با استفاده از روش شباهت به گزینه ایده آل فازی در محیط های سنگی پرداخته شده است. به منظور این اولویت بندی ابتدا ریسک های زمین شناسی شناسایی و عوامل موثر بر آن تعیین شده است. این محاسبات در 19 پهنه به صورت مجزا انجام و در نهایت 3 ریسک به عنوان ریسک بالا (اصلی) در هر پهنه مشخص شده است. نتایج تحلیل ها نشان می دهد نشت گازهای سمی موجود در سنگ ها و نشت و هجوم آب به داخل تونل به ترتیب مهمترین مخاطره های موجود در این تحقیق می باشند.

در طی دهه اخیر روش پایدارسازی شیب های خاکی با استفاده از مهارها موردتوجه زیادی قرارگرفته است. بهینه سازی مهارها در پروژه های گودبرداری می تواند منجر به کاهش هزینه چشمگیری شود. این بهینه سازی ها با روش سعی و خطا انجام می شود و ازاین رو در بسیاری از موارد طرح کاملا بهینه ای به دست نمی آید. هدف از این مطالعه بررسی پایداری شیب های مختلف با استفاده از الگوریتم ژن شناختی به منظور دست یابی به طول بهینه المان های مسلح کننده خاک با توجه به پارامترهای مختلف است. در این تحقیق یک کد رایانه ای طراحی شده است و در الگوریتم ژن شناختی نرم افزار متلب اجرا شد و میزان درصد کاهش طول مهارها با توجه به پارامترهای مقاومت برشی خاک مشخص شده است. طراحی این کد به گونه ای است که یک کاربر بدون اطلاع از مفاهیم الگوریتم ژن شناختی، به سادگی بتواند بهینه سازی مهارها را انجام دهد. مطالعه موردی این تحقیق در خاک منطقه مرکزی مشهد و اطراف حرم مطهر امام رضا (ع) انجام شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که تغییر قطر میل گردها اثر چشمگیری بر مجموع طول مهارها ندارد بلکه تغییر در قطر چال حفاری باعث کاهش طول بیشتری در مهارها می شود.

محدوده اکتشافی خونی در 270 کیلومتری استان اصفهان در منطقه انارک و در زون ایران مرکزی واقع شده است. با توجه به وجود شواهدی حاکی از کانی سازی طلا در این ناحیه، شناسایی نواحی امید بخش معدنی در این منطقه ضروری است. بنابراین ضرورت یافتن اطلاعاتی در مورد ارتباط و چگونگی رفتار عناصر طلا، آرسنیک و آنتیموان نسبت به یکدیگر در این محدوده، برای پیدایش و تعیین وسعت هاله های ژئوشیمیایی، تعیین امیدبخش بودن منطقه و تخمین عیار اهمیت می یابد و باید مورد بررسی قرار گیرند. بدین منظور در تحقیق حاضر برای تعیین رفتار عناصر نام برده، با استفاده از روش معروف و کارآمد K-means انجام می شود که یکی از روش های خوشه بندی بوده و مبتنی بر کمینه نمودن مجموع فواصل اقلیدسی هر یک از نمونه ها از مرکز دسته ای که به آن تخصیص می یابد، است. در این پژوهش از تابع کیفیت خوشه بندی و میزان مطلوبیت نمونه در خوشه مورد نظر (S (i))، برای تعیین تعداد خوشه بهینه استفاده شده است و در پایان با توجه به مراکز خوشه ها و نتایج حاصل، معادله ای جهت تخمین عیار عنصر طلا بر حسب چهار پارامتر عیار آرسنیک، عیار آنتیموان، طول و عرض نقاط نمونه برداری ارائه می شود.

امروزه جهت پاکسازی نقاط آلوده به انواع آلاینده ها، روش هایی نظیر فرآیندهای گیاه پالایی کاربرد فراوانی یافته اند. در همین راستا در این پژوهش، انتخاب مناسب ترین مکان و مقاوم ترین گونه کشت برای ایجاد مزارع کشاورزی با آبیاری از طریق پساب کارخانه تغلیظ مجتمع مس سونگون، مورد بررسی قرار گرفته است. علت مکان یابی مزارع در پیرامون معدن مذکور، علاوه بر استفاده بهینه از منابع آبی و پساب خروجی کارخانه، کاهش عوارض مخرب زیست محیطی پساب کارخانه است که به عنوان تهدیدی برای جنگل های ارسباران مجاور معدن، محسوب می شود. در این پژوهش، از رویکردی چندهدفه برای مدنظر قرار دادن اهداف مهم مدیریتی نظیر کمینه سازی هزینه و آب مصرفی و بیشینه سازی درآمد و کارایی نقاط منتخب استفاده می شود، به گونه ای که برای ارزیابی کارایی مکان های کاندیدا در مدل چندهدفه، از روش تحلیل پوششی توسعه یافته بر مبنای روش تجمیع همزمان تحلیل پوششی داده ها با ماهیت داده های بازه ای بهره گرفته شده است. حل مدل برنامه ریزی چندهدفه ارائه شده، با یکپارچه سازی اهداف چهارگانه با استفاده از روش معیار جامع وزن دار انجام شده است. در نهایت با بررسی مطالعه موردی، نحوه استفاده و تجزیه و تحلیل مدل ارائه شده تشریح و اعتبارسنجی مدل برای معدن مس سونگون مورد تحلیل قرار گرفته است.

به منظور اکتشافات زیرسطحی کانسار، شبکه حفاری باید به گونه ای طراحی شود که از اتلاف منابع و بودجه جلوگیری شود. در طراحی بهینه شبکه حفاری باید دو راهبرد افزایش احتمال کشف و کاهش هزینه ها در نظر گرفته شود که این اصول، دو نقطه مقابل در بهینه سازی هستند. اولین مرحله در این راستا، بهینه سازی امتداد شبکه طراحی شده است که به امتداد اصلی کانسار و ضریب شکل (نسبت عرض به طول) کانسار بستگی دارد که در نهایت از مدل بازدهی (تفاضل توابع درآمد و هزینه) استفاده شده است. در این مطالعه، منظور از درآمد، افزایش احتمال کشف کانسار و منظور از هزینه، هزینه های حفاری اکتشافی، به عنوان دو سنگ بنای اصلی مدل بهینه سازی است. تابع احتمال کشف، به عواملی چون هندسه کانسار (پارامترهای بعدی و جهتی)، نسبت طول کانسار به طول شبکه حفاری و زاویه برخورد گمانه به کانسار بستگی دارد. انواع کانسار های رگه ای، لایه ای و پورفیری به ترتیب دارای هندسه یک، دو و سه بعدی هستند. در مطالعه حاضر، کانسار هایی با هندسه سه بعدی مورد بررسی قرار می گیرند که مدل اولیه هندسه کانسار باید توسط مطالعات ژئوفیزیکی تعیین شود. پارامترهای موثر در تابع هزینه حفاری شامل طول حفاری، نوع حفاری و زاویه حفاری است. در مرحله بعد، مدل تابع بازدهی نسبت به هریک از متغیرهای مستقل طول شبکه نمونه برداری و زاویه حفاری مشتق جزئی گرفته و نتیجه حل آن، تشکیل دستگاه دو معادله و دو مجهول است. با حل این دستگاه، متغیرهای طول شبکه نمونه برداری و زاویه حفاری به صورت بهینه تعیین شده که مقادیر به دست آمده این دو پارامتر، مقدار بهینه احتمال کشف را مشخص نموده و در نهایت بر اساس تغییرات شیب کانسار، زاویه حفاری نظیر آن تصحیح شده است.