مهندسی معدن
سال:1396 | دوره:12 | شماره:35 |تعداد مقالات:10

خودسوزی یا اکسیداسیون مستقیم زغال سنگ یکی از مشکلات مهم در معادن زغال سنگ است. پدیده خودسوزی زغال سنگ یک خطر جدی با نتایج زیان بار اقتصادی، پیامدهای نامطلوب زیست محیطی و خسارت ها و مشکلات ناخواسته در زمینه سلامتی است. برای جلوگیری از این نتایج، فرآیندهایی که منجر به وقوع این پدیده می شوند باید درک و سپس اقدامات لازم برای جلوگیری از آن به عمل آید. هدف از مطالعه حاضر ارزیابی ریسک خودسوزی با استفاده از روش تحلیل درخت خطا در محیط فازی در معادن زغال سنگ است. در این تحقیق ابتدا عوامل موثر در خودسوزی زغال سنگ شناسایی شده اند. سپس با استفاده از روش تحلیل درخت خطا (FTA) به ریشه یابی خطر خودسوزی زغال سنگ پرداخته شد. به منظور محاسبه احتمال رویدادهای اساسی و در نهایت رسیدن به نرخ احتمال وقوع رویداد نهایی (خطر خودسوزی زغال سنگ) و با توجه به این که رفتار خودسوزی زغال پیچیده بوده و دستیابی به احتمال دقیق رویدادهای اساسی در ساختار درخت خطای این رویداد دشوار و با عدم قطعیت همراه است، برای تخصیص وزن احتمالات به رویدادهای اساسی از منطق و اعداد فازی استفاده شد. مراحل منطق فازی با انتخاب تیمی متشکل از کارشناسان مجموعه معادن شرکت زغال سنگ البرز شرقی، آغاز و به برآورد نرخ احتمال رویدادهای اساسی ختم شد. سپس مجموعه های برشی حداقل (MCS) رده بندی و بحرانی ترین آن ها نیز مشخص شدند. نتایج نشان داد که احتمال وقوع خطر خودسوزی زغال سنگ در انباشت گاه های زغالی موجود در سطح زمین درمجموعه معادن زغال سنگ البرز شرقی (طزره)، 13 درصد است. هم چنین با توجه به تعیین مجموعه های برشی حداقل بحرانی، روش های کنترلی به منظور کاهش تاثیرات منفی و جلوگیری از وقوع صدمات و خسارات جانی و مالی پیشنهاد و ارائه شد.

قبل از شروع معدن کاری در معادن کواری و استخراج بلوک های سنگ، در صورتی که حجم بلوک های قابل استخراج پیش از هرگونه سرمایه گذاری و خرید ماشین آلات پیش بینی شود، به میزان بالایی از صرف هزینه های بی مورد و رکود سرمایه ها جلوگیری خواهد شد. حجم بلوک های سنگ را می توان از تحلیل اندازه گیری های فاصله داری درزه ها و با استفاده از روش های مختلف تخمین زد. از جمله این روش ها می توان به روش های استفاده از فاصله داری درزه ها، استفاده از تعداد حجمی درزه و استفاده از چگالی وزنی درزه داری اشاره کرد. اندازه گیری درزه ها را می توان با انتخاب چندین خط برداشت در رخنمون های سنگی انجام داد. با انتخاب خطوط برداشتی به طول 1562 متر در امتداد 152 سینه کار از معادن تراورتن آذرشهر، فاصله داری و سایر ویژگی های درزه ها اندازه گیری و ثبت شد. با تجزیه و تحلیل اطلاعات برداشت شده، متوسط تعداد حجمی برجای درزه(Jvi) برابر با 12/1 درزه در هر مترمکعب، متوسط شاخص کیفیت بلوک(BQD) برابر با 76/69 درصد و متوسط فاصله داری درزه ها برای معادن مورد مطالعه برابر با 45/3 متر محاسبه شد. سپس با استفاده از سه روشِ استفاده از فاصله داری درزه ها، استفاده از تعداد حجمی درزه و استفاده از چگالی وزنی درزه داری، حجم برجای بلوک های سنگ تخمین زده شدند. به منظور اعتبارسنجی تخمین های صورت گرفته، ابعاد حدود 3061 بلوک که در سال های 1391 و 1392 در سه معدن مورد مطالعه تولید شده اند مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند، که طی آن متوسط حجم بلوک های تولیدی(Vb) برابر با 63/6 مترمکعب و تعداد حجمی درزه برای این بلوک ها(Jvb) برابر با 70/1 درزه در هر مترمکعب به دست آمد. روابط بین مجموعه پارامترهای محاسبه شده برای هر روش با رسم نمودارهایی بررسی شد و با مقایسه نتایج سه روش مورد استفاده، در نهایت روش استفاده از تعداد حجمی درزه، به عنوان بهترین روش در تخمین حجم بلوک انتخاب شد. در پایان رابطه بین پارامترهایی که از مطالعات صحرایی و تحلیل ابعاد بلوک های تولیدی در روشِ استفاده از تعداد حجمی درزه ها به دست آمده اند به صورت یک نمودار ارائه شد. از این نمودار می توان برای تخمین متوسط حجم بلوک های قابل استخراج از توده سنگ استفاده کرد

در این تحقیق چهار متغیر عملیاتی مهم جداکننده های مارپیچی کانه های آهن دار هماتیتی یعنی، دبی بار ورودی (m3/h)، چگالی پالپ بار ورودی (درصد جامد)، محل دریچه تخلیه (فاصله شعاعی از محور مرکزی بر حسب cm) و توزیع ابعادی بار ورودی بررسی شد. تمامی آزمایش ها در مقیاس پیشاهنگ (نیمه صنعتی) و با یک مارپیچ، مشابه مارپیچ های موجود در کارخانه بازیابی هماتیت گل گهر انجام شده است. در این تحقیق با ساخت دریچه تخلیه شبکه ای از یک روش ابتکاری استفاده شد تا علاوه بر بررسی اثر محل دریچه تخلیه، تعداد آزمایش ها، هزینه و زمان اجرای آن ها کاهش پیدا کند. در این راستا، یک دریچه تخلیه شبکه ای طراحی و در قسمت انتهایی مارپیچ مورد تحقیق نصب شد. با این دریچه، مقطع خروجی مارپیچ به هفت قسمت مساوی تقسیم شد. بنابراین با اجرای آزمایش های منظم فاکتوریال کامل، دو متغیر دبی و درصد جامد بار ورودی در چهار سطح تغییر کرد. با نتایج آزمایش های این تحقیق می توان در شرایط مختلف متغیرهای عملیاتی، محل مناسب دریچه تخلیه را انتخاب کرد. نتایج آزمایش ها و ترسیم منحنی جدایش نشان داد که بهترین شرایط متغیرهای عملیاتی مارپیچ های رافر کارخانه بازیابی هماتیت گل گهر عبارت است از: درصد جامد 25 %، دبی 6 متر مکعب بر ساعت، محل دریچه تخلیه در شبکه ششم (فاصله 18 سانتی متر از مرکز مارپیچ)، محدوده ابعادی 80 میکرون تا 1 میلی متر. در شرایط مذکور و بدون تغییر محدوده ابعادی بار ورودی، از بار ورودی با عیار 8/41 % آهن، کنسانتره ای با عیار 3/53 % و بازیابی 3/87 % تولید شد که نسبت به کارخانه بازیابی هماتیت گل گهر، عیار و بازیابی آهن کنسانتره به ترتیب، 4/4 % و 3/4 % بیشتر است. نتایج بررسی اثر دبی و درصد جامد نشان داد که بهترین وضعیت برای دستیابی به بازیابی مناسب در درصد جامد کم، دبی بالا و در درصد جامد بالا، دبی کم است.

کانسنگ سرب و روی پرپیریت معدن زیرزمینی گوشفیل ایرانکوه ترکیب کانی شناسی پیچیده ای دارد. کنسانتره ی سرب حاصل از فلوتاسیون این کانسنگ حاوی مقادیر بیش از حد مجاز آهن و روی است. در این تحقیق تاثیر سولفات روی، سیانید سدیم و سولفات آهن در بازداشت اسفالریت و پیریت، در فلوتاسیون گالن از کانسنگ گوشفیل، انجام شده است. آزمایش ها روی نمونه های کانسنگ در ابعاد کوچک تر از 75 و 90 میکرون انجام و مشاهده شد که هنگام فلوتاسیون گالن در نمونه های 75 میکرونی و در pH طبیعی، با افزایش مصرف سولفات روی، از 300 به 1000 گرم بر تن، عیار سرب در کنسانتره ی سرب از 5/4 به 1/7 درصد افزایش یافته است، درحالی که بازیابی آن بدون تغییر مانده است. از طرف دیگر عیار آهن کنسانتره از 13 به 10 درصد و بازیابی آهن و روی نیز، به ترتیب، حدود 5/6 و 7 درصد کاهش یافته است. در فلوتاسیون نمونه های 90 میکرونی، با افزایش سولفات روی، از 500 به 1000 گرم بر تن، عیار آهن و سرب اندکی افزایش یافته ولی عیار روی کاهش یافته است. در این حالت، بازیابی سرب، روی و آهن در کنسانتره ی سرب، به ترتیب، حدود 7، 4 و 2 درصد کاهش یافته است. با افزایش بیشتر سولفات روی، بازیابی روی و آهن در کنسانتره سرب، افزایش یافته است. با افزایش مصرف سیانید سدیم از 100 به 200 گرم بر تن، عیار آهن در کنسانتره سرب تعییری نکرده است ولی عیار سرب و روی آن 2 و 4/0 درصد کاهش یافته است. آزمایش های فاکتوریل انجام شده روی نمونه بالا، در دو سطح از پارامتر های سولفات روی، سیانید سدیم و pH نیز نشان داده است که تاثیر پارامترها به pH محیط بستگی دارد. همچنین ماکزیمم بازیابی سرب در این شرایط حدود 30 درصد است در حالی که بازیابی روی و آهن در کنسانتره سرب در این حالت، به ترتیب، حدود 9/7 و 2/5 به دست آمده است.

میزان خردایش سنگ حاصل از انفجار نه تنها بر عملیات بارگیری و باربری تاثیرگذار است، بلکه بر فرآیندهای پایین دستی نظیر سنگ شکنی و آسیاکنی هم تاثیر مستقیم می گذارد. ازآن جمله می توان به ظرفیت آسیا های خودشکن و نیمه خودشکن اشاره کرد که به توزیع ابعادی خوراک ورودی بسیار وابسته است. دراین تحقیق برای بهینه سازی خردایش ناشی از انفجار بر اساس رویکرد معدن-کارخانه، تاثیر خردایش ناشی از انفجار بر عملکرد آسیا های خودشکن و نیمه خودشکن در معدن شماره 1 سنگ آهن گل گهر بررسی شد. ابتدا وضعیت خردایش انفجارهای معمول این معدن در سنگ آهن (الگوی 6×5 متر) با روش آنالیز تصویری مطالعه شد. همزمان وضعیت سختی سنگ ارسالی به سنگ شکن از انفجارهای معمول معدن نیز بررسی شد. در مرحله بعد مدل مناسب برای پیش بینی خردایش الگوی انفجار معدن انتخاب شده و کارایی آن در پیش بینی خردایش سنگ حاصل از انفجار ارزیابی شد. سپس با بررسی 20 الگوی قابل اجرا در معدن، الگوی جدید 5×4 متر بر اساس میزان خردایش و سایر عوامل فنی و اقتصادی انتخاب و جایگزین الگوی معمول شد. بررسی عملکرد آسیاها در معدن نشان داد که در زمان اجرای الگوی پیشنهادی، به طور میانگین، ظرفیت آسیاها 8 درصد نسبت به میانگین سایر ماه های سال افزایش یافته است. هم چنین انرژی ویژه خردایش به طور متوسط 5 درصد کاهش یافته است.

در حال حاضر که آبهای زیرزمینی به یکی از اصلی ترین منابع تامین آب برای استفاده های گوناگون تبدیل شده اند، پایش سطح آب زیرزمینی به ویژه در حوضه هایی که تحت تهدید پمپاژ بیش از حد هستند، یعنی مناطق با تمرکز زیاد شهری و یا صنعتی اهمیت بیشتری دارند. با این وجود همواره هزینه های حفر گمانه های اکتشافی، تعداد داده ها و نهایتا کیفیت تخمین را محدود کرده است. با استفاده از داده های کمکی و صرف هزینه ی نسبتا کمی می توان نتایج تخمین را بهبود بخشید، یکی از این روشها، روش تخمین زمین آماری «کریگینگ با روند بیرونی» است. به واسطه استفاده از داده های ثانویه در دسترس و ارزانی، مانند داده های توپوگرافی، به عنوان روند بیرونی در تخمین سطح آب زیرزمینی میسر می شود. در این مقاله حساسیت روش کریگینگ با روند بیرونی نسبت به ضریب همبستگی بین داده های اولیه و ثانویه و همچنین مقدار اثر قطعه ای داده های اولیه و تاثیر متقابل آن ها سنجیده شده است. هدف از این مطالعه دستیابی به برخی معیارهای سرانگشتی برای به کارگیری این روش و سنجش توانایی آن در شرایط مختلف است. حساسیت سنجی روش مذکور براساس نتایج اعتبارسنجی انجام شده است. پارامترهایی که در این اعتبارسنجی بررسی شدهاند، شامل میانگین خطای تخمین، واریانس خطای تخمین، شیب خط رگرسیون برازش داده شده بر ابر پراکندگی داده های تخمینی و واقعی و همچنین ضریب تعیین به دست آمده از این رگرسیون می باشند. در پایان براساس نتایج اعتبارسنجی، حساسیت سنجی کریگینگ با روند بیرونی برای هر یک از پارامترهای مورد نظر انجام شده و نتایج ارائه و تفسیر شده اند.

سرعت و میرایی موج الاستیک در هنگام عبور از سنگ های درزه دار، یک مساله ی مهم برای تعیین پایداری سازه های سنگی تحت بارهای دینامیکی در مهندسی سنگ است. آزمایش های لرزه ای خیلی مفید و کارآمدتر از هر آزمایش ژئوفیزیکی دیگری هستند که در توده سنگ انجام می شوند، این امر به این دلیل است که پارامترهای موج، نظیر سرعت موج فشاری، برشی و ضرایب میرایی، همگی به طور مستقیم با مقاومت و مدول الاستیسیته و به طور غیرمستقیم با چگالی، تخلخل و دیگر ویژگی های توده و ماده سنگ در ارتباط هستند. در این مطالعه، با استفاده از روش المان گسسته تاثیر ویژگی های توده سنگ، نظیر تعداد، سختی، جهت داری و فاصله داری درزه ها و همچنین ابعاد متوسط بلوک ها که به واسطه ی درزه ها ایجاد شده اند، روی سرعت انتشار موج الاستیک، ضرایب عبور و بازتاب بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که کوچک ترین تغییرات در ویژگی های ناپیوستگی ها در سرعت و ضرایب عبور و بازتاب قابل مشاهده است، همچنین استفاده از مشخصه های میرایی در کنار مشخصه ی سرعت موج، می تواند بیان کننده ی تغییرات پارامترهایی باشد که روی سرعت موج تاثیرگذار نیستند، بنابراین این امکان وجود دارد که روش های ژئوفیزیکی لرزه ای در توده سنگ به عنوان یک ابزار کارآمد در ارزیابی کیفیت توده سنگ استفاده شود.

یکی از مسائل مهم در تونل های مترو شهری، تحلیل پایداری تونل، پیش بینی میزان نشست سطح زمین و تعیین یک ضریب اطمینان مناسب است که منجر به تامین پایداری در حین عملیات حفاری و در زمان بهره برداری از سازه مورد نظر می شود. در تحقیق حاضر به بررسی میزان نشست سطح زمین ناشی از حفر تونل خط دو مترو کرج، به روش عددی تفاضل محدود با استفاده از نرم افزار FLAC 3D پرداخته شده است. ابتدا با استفاده از داده های موجود در دو بخش از مسیر تونل که از نظر خصوصیات زمین شناسی متفاوت بوده اند، مدل سازی عددی نشست انجام و نتایج تحلیل با داده های ابزاربندی مقایسه شد. چون این نتایج قرابت خوبی با نتایج واقعی داشت، میزان نشست سطح زمین در بخشی از مسیر تونل که از لحاظ زمین شناسی و سازه های سطحی در حالت بحرانی قرار داشت بررسی شد. این تحلیل نشان داده است که پیش بینی نشست در ناحیه با خاک مناسب توسط نرم افزار حدوداً 7/6 میلی متر و در ناحیه با خاک سست 37 میلی متر بوده که با نتایج واقعی رفتارنگاری و ابزار دقیق در حین اجرای پروژه همخوانی دارد. همچنین کاهش طول گام حفاری از 75 به 50 سانتی متر موجب کاهش 10 میلی متری نشست شده است. خسارت ناشی از نشست برای حدود فواصل ایستگاه ها تحلیل و بررسی شده است. در پایان، آنالیز حساسیت روی نشست سطح زمین برای پارامترهای ژئومکانیکی خاک از قبیل نسبت تنش های افقی به قائم، زاویه اصطکاک داخلی خاک، چسبندگی خاک، مدول الاستیسیته و نسبت پواسون مورد بررسی قرار گرفته شده است که نتایج نشانگر کاهش میزان نشست با افزایش مقدار این پارامترها است.

بررسی ژئوشیمی زیست محیطی گیاهان و خاک در مساحتی به وسعت 620 کیلومتر مربع در اطراف شهر کرمان انجام شد. تعداد 46 نمونه از برگ درختان و بوته های مختلف، به روش تصادفی منظم برداشت شد. نمونه ها در سازمان زمین شناسی کشور، آماده سازی و با روش ICP-OES و جذب اتمی شعله ای تجزیه شد. داده های ژئوشیمیایی گیاهان نشان می دهد که مقدار مس در برگ درخت گز، یونجه و ریشه و برگ شیرین بیان به ترتیب 5/129 28/109، 84/100 و 42/100 میلی گرم بر کیلوگرم است. میانگین مولیبدن در برگ پسته و یونجه 85/14 و 63/18 میلی گرم بر کیلوگرم و سرب در برگ پسته و شیرین بیان بین 92/18 تا 06/19 میلی گرم بر کیلوگرم متغیر است. مقدار روی در برگ درخت گز، شیرین بیان و یونجه به ترتیب 38/424، 8/295، 8/283 میلی گرم بر کیلوگرم است. مقدار کروم، 36/10 میلی گرم بر کیلوگرم در برگ درخت نارون و 89/43 میلی گرم بر کیلوگرم در برگ گیاه شیرین بیان است و مقدار نیکل در برگ پسته و شیرین بیان، 9/13 و 8/37 میلی گرم بر کیلوگرم و 3/38 میلی گرم بر کیلوگرم در ریشه آن می باشد. مقدار وانادیم، 28/10 میلی گرم بر کیلوگرم در برگ درخت نارون و میانگین مقدار استرانسیم بین 90/325میلی گرم بر کیلوگرم در نمونه برگ درخت زبان گنجشک تا 1922 میلی گرم بر کیلوگرم در برگ درخت سرو متغیر است. میانگین آرسنیک 76/7 میلی گرم بر کیلوگرم در برگ درخت گز، 6/23 میلی گرم بر کیلوگرم در بوته شیرین بیان و 4/12 میلی گرم بر کیلوگرم در ریشه آن است. ضریب همبستگی عناصر در خاک و گیاه مبین انتقال ضعیف عناصر به گیاه می باشد. نقشه های ژئوشیمیایی نشان می دهد که بیشترین مقادیر مس در گیاهان محدوده شهر، مولیبدن در محدوده شهر و نزدیکی فرودگاه، سرب در محدوده شهر و روی در بخش های شمالی شهر و کروم و نیکل در حاشیه شمال غربی شهر کرمان است.

شناسایی آلتراسیون ها و زون های کانی سازی و تفکیک آن ها در کانسارهای پورفیری، برای ارزیابی دقیق ذخیره، طراحی معدن و تنظیم خوراک ورودی به کارخانه فرآوری، اهمیت زیادی دارد. روش های سنتی در تفکیک زون ها به دلیل دقت کم و وقت گیر بودن، دخالت شخص کاربر در تعیین مرزها و همچنین کاربرد قوانین درون یابی یکسان برای کانسارهای مختلف می تواند با خطا همراه باشد. در این پژوهش، روش زمین آماری کریجینگ شاخص رسته ای برای تفکیک آلتراسیون ها و زون های کانی سازی در کانسار مس پورفیری میدوک بررسی شده است. بدین منظور داده های آلتراسیون و زون های کانی سازی در بانک اطلاعاتی گمانه ها به صورت باینری تبدیل شده و واریوگرام شاخص زون های مختلف ترسیم شد و احتمال حضور هریک از زون ها در مدل بلوکی به طور مجزا به روش کریجینگ شاخص تخمین زده شد. در نهایت احتمالات وجود زون های مختلف در هر بلوک با یکدیگر مقایسه و زون آلتراسیون و کانی سازی غالب برای هر بلوک با کدهای رنگی مختلف مشخص شد. در مرحله بعد با استفاده از روش زمین آماری کریجینگ معمولی، توزیع عیار در زون های مختلف و میزان ذخیره هر زون به صورت مجزا محاسبه شده است. نتایج روش کریجینگ شاخص رسته ای و مقایسه آن با حفاری های جدید انجام شده به منظور اعتبارسنجی نتایج، نشان می دهد که این روش در تعیین و تفکیک مرزها، نسبت به روش کلاسیک، دقت به مراتب بیش تری دارد. نتایج این مطالعات هم چنین نشان می دهد که با توجه به شعاع تاثیر واریوگرام های مدل سازی شده، زون سوپرژن و هیپوژن در کانسار به ترتیب تا افق 2100 و 1300 ادامه دارند. آلتراسیون پتاسیک نیز تا افق 1250 در عمق ادامه دارد و آلتراسیون غالب در کانسار، از نوع فیلیک است. بنابراین با استفاده از اطلاعات جدید و در نظر گرفتن عیارحد 25/0% مس، ذخیره ای بالغ بر 18/1 میلیارد تن برای مجموع زون های کانی سازی با متوسط عیار 78/0% برای این کانسار برآورد می شود.