روش های تحلیلی و عددی در مهندسی معدن
سال:1400 | دوره:11 | شماره:26 |تعداد مقالات:7

شناخت مزیت های نسبی استان سیستان و بلوچستان و ایجاد زیرساخت ها جهت هدایت صحیح سرمایه ها و منابع برای تولید ثروت و ارزش افزوده یکی از وظایف اصلی سیاست گذاری است که اهمیت این بخش را دوچندان می نماید. لذا طراحی مدلی در جهت توسعه کارآفرینی معدنی می تواند به طور مستقیم و غیرمستقیم در توسعه اقتصادی، علی الخصوص در مناطق محروم، نقش تاثیرگذاری داشته باشد که این مقاله با یک رویکرد ترکیبی به این مهم پرداخته است. روش تحقیق مقاله حاضر، رویکردی ترکیبی از نوع اکتشافی داشته که با استفاده از نظریه داده بنیاد به تحلیل مصاحبه ها و تکنیک تحلیل مسیر ساختاری به آزمون روابط مدل تبیینی پرداخته است. طبق تحلیل داده ها، الگویی فرآیندی و چندبعدی برای نخستین بار در سطح کسب وکارهای معدنی جهت تبیین سیاست گذاری کارآفرینی در حوزه معادن استان سیستان و بلوچستان ارایه گردیده است. یافته های تحقیق نشانگر آن است که راهبردهای پیشنهادی توسعه کارآفرینی در حوزه معادن استان به ترتیب اولویت عبارت از: متحول سازی تحقیق و توسعه در بخش معادن (78/0)، خصوصی سازی بخش معادن (17/0) و یکپارچه سازی دانش و فعالیت های معدنکاری (16/0) هستند. همچنین نتایج حاصل از کارآفرینی در حوزه معادن نیز به ترتیب اولویت شامل: رقابت پذیری در جذب سرمایه گذاران (65/0)، ارتقای بهره وری فعالیت های معدنی (34/0)، برندسازی در حوزه معادن (08/0) و جایگاه سازی برای معدنکاری (07/0) می باشند.

با توجه به ضعف روش های تصویرسازی لرزه ای پرتو-مبنا، استفاده از روش های تصویرسازی معادله موج-مبنا همانند روش مهاجرت زمانی معکوس (RTM) به عنوان یک جایگزین مناسب در سال های اخیر مورد توجه زیادی قرار گرفته است. اما از آنجایی که تصویرسازی به روش RTM مستقیم با استفاده از بازسازی میدان موج و شرط تصویرسازی همبستگی عرضی انجام می شود منجر به تولید پدیده های کاذب می شود. همین مسیله از چالش های عمده استفاده از این روش محسوب می شود. از این رو در مقاله حاضر به منظور مرتفع نمودن این مشکل از وارون سازی داده های لرزه ای با ترکیب دو عملگر مدل سازی روش RTM و مهاجرت حداقل مربعات برای تولید تصویر زیرسطحی استفاده می شود. به طوری که مهاجرت زمانی معکوس حداقل مربعات (LSRTM) با استفاده از روش تندترین کاهش و در قالب گرادیان معمولی و تطبیقی به صورت یک فرآیند تکراری شامل مهاجرت مستقیم و مهاجرت وارون برای حل مسیله حداقل مربعات اجرا می شود تا یک مدل عمقی بهتر بر مبنای حداقل مربعات به داده های مشاهده ای برازش شود. سپس تصاویر مهاجرت یافته حاصل از وارون سازی به روش LSRTM با استفاده از دو الگوریتم معرفی شده در تکرار های مختلف ارایه و ضمن مقایسه با همدیگر با روش RTMسنتی نیز مقایسه شده است. نتایج تصاویر مهاجرت یافته نشان از بهبود تصویر در روش LSRTM با رویکرد گرادیان تطبیقی داشته و این مقایسه از جنبه های دیگر همانند مقدار خطا، حساسیت به مدل سرعت، نوفه و زمان محاسبات نیز انجام گرفته و نشان دهنده نتایج بهتر این روش است. در نهایت میزان نزدیکی نتایج هرکدام از روش های فوق به مدل بازتاب پذیری واقعی، با هم مقایسه شده و نشان از برتری روش گرادیان تطبیقی دارد.

احداث پرده آب بند یکی از روش های متداول کنترل تراوش از زیر پی سدها است. به منظور ایجاد پرده آب بند، تعدادی چال حفر شده و در این چال ها عملیات تزریق صورت می گیرد. در عملیات تزریق درزه های موجود در توده سنگ با استفاده از دوغاب مناسب پر می شود. از آنجا که نفوذپذیری ماده سنگ بسیار کم و قابل صرفنظرکردن است، عمق نفوذ دوغاب به پارامترهای متعددی از جمله خصوصیات دوغاب، فشار تزریق و مشخصات ناپیوستگی ها بستگی دارد. استفاده از روش های عددی برای تعیین آرایش بهینه گمانه های تزریق باعث صرفه جویی در هزینه ها و کاهش زمان تزریق می شود. در این مقاله با توجه به خصوصیات توده سنگ در محدوده احداث سد سردشت با استفاده از نرم افزار المان مجزای UDEC آرایش بهینه سیستم آب بندی پی سد بررسی شده است. براساس نتایج این تحقیق عمق بهینه پرده 40 متر، فاصله داری چال های تزریق در پی و تکیه گاه ها به ترتیب 3 متر و 5 متر، پیشنهاد می شود. همچنین زاویه انحراف بهینه چال ها 17 درجه برآورد شده است. مقایسه نتایج بدست آمده از مدل سازی عددی با مقادیر اندازه گیری شده نشان دهنده قابلیت بالای روش عددی در برآورد فشار تزریق و تحلیل نشت از پی سد سردشت است.

امروزه با توجه به توسعه شهرها و کمبود فضای سطحی و همچنین افزایش معضل ترافیک نیاز به ساخت فضاهای زیرزمینی به منظور توسعه سیستم های حمل و نقل شهری افزایش پیدا کرده است. در این تحقیق به بررسی تاثیر توالی حفر تونل های مجاور هم پرداخته شده است. مورد مطالعاتی استفاده شده در این پژوهش تونل های دسترسی مجموعه پروژه ایران مال با مسیر انحنایی می باشد. برای مدل سازی عددی از نرم افزار المان محدودMidas GTS به صورت 3 بعدی استفاده شده و تاثیر توالی حفر تونل ها بر میزان نشست سطحی، نیروهای داخلی سازه ای وارد بر نگهداری موقت این تونل ها بررسی شده است. نتایج نشان داد که حفر متوالی یا با فاصله تونل های مجاور، نسبت به حفر همزمان تونل ها، مقادیر نشست سطحی کمتری را نشان می دهد و در مقادیر نیروها و لنگرهای خمشی وارد بر پوشش موقت تونل ها تاثیر بسزایی دارد. در نهایت جهت اعتبارسنجی نتایج نشست سطحی مدل عددی، از داده های مانیتورینگ نشست سطحی پروژه ایران مال استفاده شد و مشخص شد که نتایج عددی به نتایج برجا نزدیک می باشد.

روش نمودار پایداری رایج ترین روش پیش بینی پایداری سطوح کارگاه های باز زیرزمینی در معادن فلزی است. به دلیل تجربی بودن این روش و عدم وجود یک نمودار یکتا برای تمام شرایط، و همچنین استفاده از یک نمودار برای سقف و دیواره هاریسک های ناشی از خطاهای تفسیر نتایج در این روش زیاد است. در این مقاله مدل های جدید پیش بینی وضعیت پایداری کارگاه ها بر مبنای پارامترهای ورودی روش نمودار پایداری به طور مجزا برای ارزیابی سقف و دیواره ها با استفاده از روش های رگرسیون منطقی و ماشین بردار پشتیبان باز توسعه داده شده و نتایج با نمودار پایداری سنتی مقایسه شده است. برای این منظور از پایگاه داده ای معادن کارگاه باز کانادا و غنا استفاده شده است. نتایج نشان داد دقت پیش بینی وضعیت پایداری سقف با استفاده از روش های نمودار پایداری، مدل رگرسیون منطقی و مدل SVM به ترتیب برابر با 29 درصد، 86 درصد و 95 درصد و به همین ترتیب در پیش بینی حالت پایداری دیواره ها برابر با 71 درصد، 81 درصد و 90 درصد بوده است. این نتایج موید عملکرد بهتر مدل های جدید نسبت به نمودار پایداری سنتی هستند. علاوه بر این نتیجه گرفته شد که مدل SVM دارای بیشترین بهترین عملکرد در مدل سازی وضعیت پایداری سطوح مختلف کارگاه های باز زیرزمینی است یافته های این مقاله نشان داد که جدا کردن ارزیابی پایداری سقف و دیواره ها و استفاده از روش های هوشمند و آماری باعث افزایش قابلیت اطمینان پیش بینی ها نسبت به روش مرسوم نمودار پایداری می شود که می توان از این طریق به طور موثری با کمترین میزان خطا وضعیت پایداری سطوح مختلف کارگاه را ارزیابی و بر این اساس طراحی های روش استخراج کارگاه باز را انجام داد.

درشرایطی که فاصله داری داده ها در مقایسه با ابعاد بلوک مورد تخمین بزرگ باشد استفاده از تکنیک های تخمین مبتنی بر رگرسیون خطی برای مدلسازی عیار بلوک های کوچک نامناسب است. برای غلبه بر این مشکل، از روشی جدید تحت عنوان شرطی سازی یکنواخت محلی (LUC) که نتیجه توسعه روش شرطی سازی یکنواخت (UC) است می توان استفاده نمود. در این پژوهش کاربرد این روش برای تفکیک واحدهای استخراج انتخابی به باطله و ماده معدنی براساس عیار حد 2/0 درصد در معدن مس میدوک مورد بررسی و با نتایج حاصل از روش متداول تخمین مقایسه شده است. براساس چالهای انفجاری در معدن برای دو پنل استخراجی 2450 و 2465 نتایج نشان داد که از مجموع کل بلوک ها 4 درصد باطله و 96 درصد کانسنگ می باشد. بنابراین درصد تغییرات کانسنگ جهت نتیجه گیری مد نظر قرار گرفت. برای روش لاگ کریجینگ، در این دو پهنه 49 درصد موارد تفکیک ماده معدنی با خروجی کنترل عیار تطابق دارد در حالیکه در 51 درصد موارد ماده معدنی به صورت باطله تفکیک شده است. همچنین براساس خروجی های روش شرطی سازی یکنواخت محلی در این دو پهنه 98 درصد رده بندی ماده معدنی با خروجی کنترل عیار تطابق داشته و 2 درصد تفکیک ماده معدنی به عنوان باطله تفکیک شده است. بنابراین حتی با فرض یکسان دانستن هزینه های ناشی از خطای کم رده بندی و بیش رده بندی، روش شرطی سازی یکنواخت محلی از مطلوبیت بیشتری برخوردار است.

در این مطالعه به روش انتخاب ابعاد بهینه برای مدل سازی بلوکی و نقش ابعاد بلوک در تخمین ذخیره پرداخته شده است. به این منظور از داده های معادن سنگ آهن سورک و فسفات اسفوردی استفاده شده است. در این راستا سعی شد مطالعات موردی با تیپ کانی سازی های مختلف در نظر گرفته شود تا تاثیر تغییرپذیری بر روی ابعاد بهینه نیز مورد بررسی قرار گیرد. پایگاه داده با اطلاعات گمانه ها ساخته و کامپوزیت هایی با طول های 2 متری تهیه گردید. با استفاده از تبدیل به روش امتیاز نرمال توزیع داده ها نرمال شد. از واریوگرافی به منظور شناخت پیوستگی ماده معدنی استفاده و بهترین واریوگرام و بیضوی ناهمسانگردی بدست آمد. مجموعا 256 مدل بلوکی برای معدن سورک و اسفوردی ایجاد و به ازای طیف وسیعی از ابعاد بلوکی، بازده کریجینگ محاسبه گردید. به علت بزرگ بودن ابعاد پیشنهادی و عدم تطابق آنها با نسبت های انیزوتروپی، این روش کنار گذاشته شد. برای ابعاد بلوکی مختلف روش شبیه سازی شرطی گوسی استفاده شد. در هر شبیه سازی 20 تحقق ایجاد و واریانس بین تحقق ها محاسبه گردید. واریانس کمتر به منزله شباهت بیشتر تحقق هاست که ملاک انتخاب ابعاد بهینه قرار گرفت. با این روش ابعاد 7. 5×7. 5×7. 5 متر برای معدن سورک 10×7. 5×10 متر برای معدن اسفوردی محاسبه شد. ابعاد بلوکی بدست آمده تطابق مناسبی با نسبت های انیزوتروپی داشته لذا بر این اساس ابعاد بهینه حاصل برای محاسبه ذخیره انتخاب گردید. ذخیره محاسبه شده با ابعاد بدست آمده از روش شبیه سازی برای معدن سورک با عیارحد آهن 20 % حدود 9. 84 میلیون تن و معدن اسفوردی با عیارحد فسفر 5% حدود 11. 93 میلیون تن برآورد گردید.