مهندسی معدن
سال:1395 | دوره:11 | شماره:33 |تعداد مقالات:8

نوفه های فرکانس پایین از جمله شاخصه های روش مهاجرت زمانی معکوس (RTM) می باشند. در این مطالعه، ابتدا از فیلتر بالاگذر، فیلتر لاپلاسی و یک شرط تصویرسازی بر مبنای مولفه های پایین رونده برای تعدیل این نوفه ها استفاده می شود. سپس شرط تصویرسازی جدیدی ارائه می شود که اساس روش مهاجرت زمانی معکوس ارائه شده برای حذف این دسته نوفه های فرکانس پایین است. در شرط تصویرسازی بیان شده، میدان های موج بر اساس اطلاعات حاصل از بردارهای پوئین تینگ به مولفه های پایین رونده و بالا رونده جداسازی شده، همچنین بر اساس اطلاعات بردارهای پوئین تینگ زوایای بازتاب محاسبه و تابعی وزن دار معرفی می شود. نتیجه حاصل از بکارگیری روش بهبود یافته RTM روی داده های یک مدل مصنوعی استاندارد بر گرفته از یک محیط پیچیده زمین شناسی (مدل مارموزی)، نشان دهنده کارآمدی روش پیشنهادی برای حذف نوفه های تولیدی با فرکانس پایین در تولید تصویر عمقی مهاجرت یافته با کیفیت و وضوح بالا است. همچنین روش بیان شده، کلیه ساختارهای زمین شناسی زیرسطحی را به صورت مناسب تصویر می نماید.

یکی از دلایل اهمیت آسترها در فرآیند آسیاکنی، فراهم کردن مسیر حرکت مطلوب برای بار (ماده معدنی و گلوله) است. چون امکان بررسی مستقیم حرکت بار در آسیاهای صنعتی وجود ندارد، این کار با شبیه سازی فیزیکی (آزمایشگاهی) یا ریاضی (نرم افزاری) انجام می شود. به دلیل هزینه بر و زمان بر بودن روش فیزیکی شبیه سازی، روش نرم افزاری اهمیت ویژه ای دارد. شبیه سازی تاثیر شکل آستر بر حرکت بار، این امکان را فراهم می سازد که با تحلیل مسیر حرکت بار و با توجه به اهداف و شرایط عملیاتی موردنظر، شکل مناسب آستر انتخاب شود. علاوه بر این، تغییر شکل آسترها در عملیات آسیاکنی به دلیل برخوردهای بار به آن ها (ضربه و سایش)، بر مسیر حرکت بار تاثیر می گذارد. در این تحقیق، از نرم افزار KMPCDEMÓ، برای شبیه سازی نرم افزاری حرکت بار استفاده شد و با پیاده سازی آسترهای جداره آسیای نیمه خودشکن مجتمع سرچشمه و شرکت گل گهر در این نرم افزار به روش هندسی، حرکت بار در این آسیاها شبیه سازی شد. با پیاده سازی اندازه گیری های پروفیل آسترهای این آسیاها در نرم افزار KMPCDEM Ó به روش نقطه ای، امکان بررسی نحوه تغییر رفتار بار بر اثر سایش آستر فراهم شد. مقایسه نتایج شبیه سازی با آزمون آزمایشگاهی در آسیای 1 متری (کوچک مقیاس شده صنعتی) نشان داد که تفاوت بین مقادیر اندازه گیری شده و پیش بینی شده برای نقطه برخورد، شانه و پاشنه بار به ترتیب حدود 8، 4 و 3 درجه است.

در این تحقیق پارامترهای موثر بر کیفیت رقیق کننده در استخراج با حلال مس توسط  CP150بررسی شد. حلال هایی با میزان آروماتیک متفاوت (%35-5) تهیه شد. مقایسه پارامترهای استخراجی (سینتیک، ظرفیت، فاکتور انتقال آهن، زمان جدایش و ماندگی فازی) در حضور این ترکیبات، نشان داد که انتخاب رقیق کننده آروماتیک باعث بهبود جدایش فازها می شود؛ به طوری که با افزایش محتوای آروماتیک رقیق کننده از %5 به %35، زمان جدایش و ماندگی فازی نصف می شود؛ ولی سینتیک فرایند کند می شود. نفت سفید و برش های نفتی ریسول 8401 و ریسول 8411، نسبت های مختلف ترکیب شد و بعد از اندازه گیری محتوای آروماتیک، چگالی، ویسکوزیته و کشش سطحی هر ترکیب، تست های استاندارد استخراج با حلال ناپیوسته انجام شد. مطالعه هم زمان مشخصات رقیق کننده نشان داد در صورت استفاده از چند حلال در ترکیب رقیق کننده، محتوای آروماتیک به عنوان شاخص کیفی و بهینه سازی رقیق کننده کافی نیست و مشخصات فیزیکی ترکیب نیز باید لحاظ شود. کاهش ویسکوزیته رقیق کننده با بهبود شرایط پیوستگی و پراکندگی، سرعت فرایند را بالا می برد؛ به طوری که افزایش ویسکوزیته به میزان 0.2 cSt، نسبت بازیابی در 30 ثانیه را 30 درصد کاهش می دهد. همچنین مشخص شد بالا بودن چگالی و کشش سطحی فاز آلی باعث اتلاف آن می شود؛ و اگر کشش سطحی رقیق کننده از 26 mN/m به27.3 mN/m  تغییر یابد، ماندگی آلی دو برابر می گردد. هر چه اختلاف چگالی، ویسکوزیته و کشش سطحی بین دو فاز کمتر باشد (کاهش ویسکوزیته، افزایش چگالی و کشش سطحی رقیق کننده)، انتقال آهن به فاز آلی بیشتر می شود. به نحوی که با افزایش چگالی رقیق کننده به میزان 35 Kg/m3، فاکتور انتقال ده برابر کمتر می شود.

سنگ آهک یکی از سنگ های رسوبی است که به وفور در پوسته زمین وجود دارد و مهندسین برای حفر سازه ها به عناوین مختلف به کرات با این سنگ روبرو می شوند. در این تحقیق به شیوه ای نو، تاثیر جهت یافتگی، فراوانی و تعداد دسته ناپیوستگی های متقاطع در مقاومت سنگ تحت تنش های سه محوری به روش تجربی و با اجرای پژوهشی گسترده روی سنگ آهک بررسی شده است. نمونه هایی شامل سنگ فاقد ناپیوستگی، دارای یک دسته ناپیوستگی، دو دسته ناپیوستگی، سه دسته ناپیوستگی متقاطع منفرد و سه دسته ناپیوستگی متقاطع که یک دسته آنها دا رای 4 ناپیوستگی موازی بوده در گروه های مختلف با زاویه شیب صفحه ناپیوستگی ها با جهت افقی (جهت تنش جانبی) به ترتیب 0، 30، 45، 60 و 90 درجه آماده سازی شده اند. سپس مقاومت هر گروه تحت فشارهای جانبی مختلف به ترتیب 0، 5، 7، 10، 14 و 20 مگاپاسکال اندازه گیری شده است. پارامترهای معیار شکست رامامورتی شامل نسبت مقاومت فشاری یک محوری سنگ درزه دار به مقاومت فشاری یک محوری سنگ سالم (scj/sci)، توان j و ضریب مقاومت فشاری سه محوری (Bj) حاصل از نتایج این تحقیق تغییرات قابل توجهی با مقادیر آنها با استفاده از روابط موجود به ویژه در حالاتی که فراوانی و تعداد دسته ناپیوستگی ها افزایش یافته و درزه غالبی با زاویه 60 درجه در سیستم ناپیوستگی ها وجود داشته باشد، دارند. چنین تغییراتی باعث شده است که رابطه دیگری بین ضریب مقاومت فشاری سه محوری (Bj) و نسبت برای سنگ آهگ از یکپارچه تا به شدت درزه دار حاصل شود. مقدار پارامتر s و ضریب مقاومت فشاری سه محوری (mb) در معیار شکست هوک و همکاران با افزایش تعداد دسته ناپیوستگی ها و فراونی آنها کاهش می یابند و کمترین مقدار آنها در حالتی است که یک دسته ناپیوستگی غالب با زاویه 60 درجه در سیستم ناپیوستگی ها وجود داشته باشد. در حالتی که نمونه ها دارای دو و سه دسته ناپیوستگی متقاطع و عمود بر هم و زاویه جهت یافتگی آنها () برابر 30 و 60 درجه باشد، s به سمت مقدار صفر میل می کند و برای سه دسته ناپیوستگی متقاطع و عمود بر هم و دارای 4 ناپیوستگی موازی با زاویه جهت یافتگی 30 و 60 درجه، مقدار آن برابر صفر است. در حالتی که s دارای مقدار حداقل باشد، مقدار توان a برعکس دارای مقدار حداکثر است. رابطه جدیدی بین نسبت ضریب مقاومت فشاری سه محوری (mb/mi)، مقدار ثابت s و توان aبا نسبت scj/sci برای سنگ آهک یکپارچه تا به شدت درزه دار ارائه شده است به طوری که نسبت scj/sci نیز با استفاده از ضریب درزه داری قابل تعیین است.

شکست سازه های سنگی و گسترش ترک در آن ها اغلب تحت مد ترکیبی رخ می دهد. از این رو تعیین پارامترهای مکانیک شکست مصالح سنگی در حالت مد ترکیبی (چقرمگی مد I و II)، به عنوان معیاری برای شروع و گسترش ترک بسیار ضروری است. نمونه هایی با هندسه مختلف برای اندازه گیری پارامترهای بیان شده استفاده شده است. ولی نمونه دیسکی با یک ترک مرکزی (CSCBD) به دلیل در دسترس بودن مغزه های حفاری و همچنین سهولت آماده سازی، توسط محققین مختلف بیشتر استفاده شده است. در این مطالعه یک برنامه عددی (2DFPM) بر مبنای روش المان مرزی (ناپیوستگی-جابجایی (Displacement Discontinuity)) که قابلیت بسیار مناسبی در مدل سازی توسعه ترک دارد،توسعه داده شده و نحوه گسترش ترک در نمونه های دیسکی دارای ترک مرکزی در هندسه های مختلف ترک بررسی شد. برای افزایش دقت محاسبات از المان های مرتبه بالا (Higher Order Elements) برای مدل سازی مرز ترک و محیط اطراف آن و المان نوک ترک استفاده شده است. به منظور اعتبارسنجی برنامه عددی توسعه داده شده در مدل سازی فرایند رشد ترک و استخراج پارمترهای مکانیک شکست تعدادی از مسائل دارای حل تحلیلی و عددی با استفاده از برنامه عددی، مدل سازی شد و نتایج آن با نتایج ارائه شده توسط دیگر محققین مقایسه شد. مطالعه عددی گسترش ترک در نمونه های دیسکی نشان داد که زاویه قرارگیری ترک مرکزی نسبت به امتداد بارگذاری و همچنین طول ترک بر میزان بازشدگی، تنش های کششی و فشاری و فاکتور شدت تنش ایجادی در نوک ترک تاثیر داشته و این عوامل تعیین کننده مسیر گسترش شکستگی در نمونه دیسکی می باشند.

تونل گدوک به طول 2887 متر در مسیر راه آهن فیروز کوه به قائم شهر قرار دارد. جنس تونل سنگی، ارتفاع آن 5.6 متر، عرضش 5.2 متر و سطح مقطع آن 25 مترمربع است. حداکثر ارتفاع روباره تونل 35 متر است. شدت جریان لازم برای تهویه تونل 400 متر مکعب در ثانیه محاسبه شده و تنها روش ممکن برای تهویه این تونل، روش دویل میانی است. برای حفر و احداث دویل میانی، ابتدا باید میانبری در مرکز تونل احداث شود تا ضمن عملیات حفر و احداث دویل، مشکلی در رفت و آمد قطارها پیش نیاید. طول این قسمت به منظور رسیدن به تنش های اولیه در اطراف تونل اصلی برابر با 12 متر در نظر گرفته شده است. با توجه به جنس خوب سنگ، ابتدا بهینه سازی مقطع میانبر از دیدگاه تهویه برای قطرهای 2.5، 3، 3.5 و 4 متر بررسی شد و افت فشار مربوط به هر کدام محاسبه و بر این اساس قطر 3 متر برای میانبر در نظر گرفته شد. به منظور تحلیل پایداری، ابتدا هندسه تونل اصلی با ابعاد یاد شده و هندسه میانبر به طول 12 و قطر 3 متر در نرم افزار Rhino ساخته شد و مش بندی مدل داخل نرم افزار Kubrix انجام و سپس تحلیل پایداری آن به کمک نرم افزار FLAC3D انجام گرفت. تقاطع تونل اصلی و میانبر به صورت شیپوری طراحی شد تا از افت فشار اضافی جلوگیری شود. محاسبات عددی انجام شده در نرم افزار FLAC3D نشان داد که جابه جایی ها در محل تقاطع و داخل میانبر در حد 2 میلی متر است که می توان میانبر را تقریبا خودپایدار دانست. چون میانبر برای نیازهای تهویه طراحی می شود، به منظور جلوگیری از افت فشار داخل میانبر باید سطح دیواره های آن یک سطح صاف باشد، به همین دلیل سیستم نگهداری مرکب از 15 سانتی متر لاینینگ برای سطح داخل میانبر و 20 سانتی متر لاینینگ برای 25 متر از سطح داخلی تونل در اطراف تقاطع در نظر گرفته شد. برای تایید این موضوع که طراحی سیستم نگهداری برای میانبر در جهت نیازهای تهویه و کاهش افت فشار است، سیستم نگهداری شاتکریت به ضخامت 5 سانتی متر در داخل میانبر بررسی شد و مجددا تغییر شکل ها بسیار پایین و در حد میلی متر به دست آمد. با توجه به جنس خوب سنگ و پایداری در داخل میانبر، گام پیشروی برابر با 2 متر در نظر گرفته شد تا میانبر در 6 مرحله حفاری شود.

توسعه پایدار، ایجاد تعادل میان توسعه و محیط زیست است و از سه اصل مهم محیط زیست، اجتماع و اقتصاد تشکیل شده است. هر سه این پارامترها در ارتباط با یکدیگر بوده و عدم تعادل در هر یک، موجب بر هم خوردن تعادل در سایر بخش ها خواهد شد. صنایع معدنی از مهم ترین ابزارهای رشد اقتصادی و رفاه اجتماعی در بسیاری از کشورها است. در عین حال، آثار زیست محیطی بسیار از قبیل تاثیر بر منابع آب، فرسایش خاک، آلودگی هوا و غیره، همچنین ایجاد تبعات مختلف اجتماعی و اقتصادی سبب شده است تا توسعه پایدار وارد بخش معدن کاری شود. توجه به توسعه پایدار در فعالیت های معدن کاری می تواند مشکلات زیست محیطی را کاهش دهد و آثار مثبت اجتماعی و اقتصادی به دنبال داشته باشد. در معدن کاری مدرن، شاخص های توسعه پایدار مورد توجه ویژه قرار گرفته است و استخراج و فرآوری مواد معدنی به گونه ای است که توسعه پایدار برقرار باشد و همین موضوع باعث شده است تا کشورهای صنعتی از رفاه و ثروت بیشتری داشته باشند. بنابراین با توجه ویژه به توسعه پایدار در صنایع معدنی می توان از محیط زیستی سالم و اقتصادی پویا همراه با رفاه اجتماعی برخوردار شد. در این مقاله، با استفاده از نتایج ارزیابی آثار زیست محیطی معدن سنگ آهن سنگان خواف به ارزیابی پایداری این مجموعه پرداخته شده است. با توجه به نتایج، معدن مورد مطالعه سطح پایداری ضعیف دارد که باید بر اساس درصد آسیب مولفه های مختلف تمهیدات لازم پیش بینی و اجرا شود.

با توجه به نیازهای بشر مانند تامین مواد معدنی، حمل و نقل، ذخیره سازی زیرزمینی و غیره، حفر تونل به یک امر بدیهی در جهان امروز تبدیل شده است. پدیده پس شکست یکی از پدیده های نامطلوبی است که در حین حفر تونل ها به ویژه هنگامی که از روش چالزنی و انفجار استفاده می شود، ایجاد می شود. پدیده ی پس شکست باعث کاهش ایمنی محیط کار و افزایش هزینه های عملیاتی می شود. اولین قدم در فرآیند کنترل و کاهش آثار زیان بار این پدیده، پیش بینی آن در فرآیند حفر تونل ها است. عوامل تاثیرگذار بر پدیده پس شکست به دو دسته اصلی قابل کنترل(پارامترهای انفجار) و غیرقابل کنترل(پارامترهای زمین شناسی) تقسیم بندی می شوند. این عوامل به صورت غیر خطی به یکدیگر وابسته هستند. در این مطالعه، با به کارگیری 20 دسته از داده های عوامل تاثیرگذار و پس شکست به عنوان داده های ورودی و خروجی، مدل های پیش بینی کننده با روش های رگرسیون چندگانه خطی و غیر خطی، شبکه عصبی مصنوعی، منطق فازی و سیستم استنتاج فازی- عصبی تطبیقی ساخته شدند. نتایج مدل های پیش بینی کننده و مقدار میانگین مربعات خطای آن ها، نشان دهنده ی آن است که روش های منطق فازی و سیستم استنتاج فازی- عصبی تطبیقی توانسته اند پیش بینی بهتری را نسبت به سایر روش ها انجام دهند. با توجه به نتایج مشخص است که مدل ها توانایی پیش بینی پس شکست را دارند. با آگاهی از وقوع پس شکست، می توان روش های کنترلی و جلوگیری کننده ای را برای کاهش آثار زیان بار این پدیده به کار گرفت و باعث بهبود عملکرد پروژه شد.