فهرست مطالب

روش های تحلیلی و عددی مهندسی معدن - پیاپی 16 (پاییز و زمستان 1397)

نشریه روش های تحلیلی و عددی مهندسی معدن
پیاپی 16 (پاییز و زمستان 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/09/28
  • تعداد عناوین: 8
|
  • مقاله پژوهشی
  • مهدی محمدی * صفحات 1-11
    پیش بینی مدول دگرشکلی توده سنگ برای تحلیل و طراحی سازه های سنگی از اهمیت خاصی برخوردار است. زیرا مدول دگرشکلی بیانگر رفتار توده سنگ تحت تاثیر تنش ها است. تاکنون مدل های تجربی و هوش مصنوعی مختلفی برای پیش بینی مدول دگرشکلی توسعه داده شده است. از میان این مدل ها مدلی بهینه است که کم ترین پارامتر ورودی (زیرا هزینه ها و زمان برای تعیین پارامترهای ورودی کاهش پیدا می کند) و قابلیت پیش بینی مدول دگرشکلی در بهترین حالت را داشته باشد. در این مقاله ابتدا کارایی 19 مدل مختلف، که پارامتر ورودی آنها تنها طبقه بندی ژئومکانیکی توده سنگ (RMR) است؛ ارزیابی و دو مدل که بهترین تقریب را دارند، تعیین می شود. سپس به منظور پیش بینی دقیق تر مدول دگرشکلی، یک مدل بر اساس سیستم فازی توسعه داده شده (پارامتر ورودی آن RMR است) و نتایج با دو مدل انتخاب شده مقایسه گردید. برای این منظور 33 مجموعه داده از ساختگاه سدهای مختلف در کشور ایران جمع آوری شده است. برای ارزیابی مدل ها و همچنین اعتبارسنجی مدل توسعه داده شده، از شاخص های جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) ، ضریب تعیین ((R2 و میانگین درصد خطای مطلق (MAPE) استفاده شده است. نتایج نشان می دهد، پیش بینی مدول دگرشکلی با استفاده از مدل فازی توسعه داده شده نسبت به مدل های تجربی دقیق تر است.
    کلیدواژگان: مدول دگرشکلی توده سنگ، مدل تجربی، مدل فازی، طبقه بندی ژئومکانیکی توده سنگ
  • مهدی نوروزی* ، رامین رفیعی، مهدی باجولوند، عابدین حجتی تواندشتی صفحات 13-27
    در این مقاله، شبیه سازی DFN-DEM با استفاده از نرم افزار المان مجزای سه بعدی PFC3D به منظور بررسی تاثیر تغییرات شدت درزه داری توده سنگ بر عملکرد سیستم های نگهداری تونل انجام شده است. این نرم افزار به دلیل توانایی ایجاد درزه های با اندازه محدود و با ویژگی های آماری مختلف و انعطاف پذیری در برابر شرایط مختلف و همچنین امکان مشاهده تخریب و ریزش های صورت گرفته به طور لحظه ای در طول تحلیل پایداری تونل، برای مدلسازی عددی در نظر گرفته شده است. در این مقاله، با تمرکز بر تونل دسترسی به گالری سد رودبار لرستان، ابتدا با استفاده از مدلسازی سیستم درزه های تصادفی مجزاDFN و بر اساس خصوصیات برداشت شده از توده سنگ پیرامون تونل، شکستگی های منطقه در نرم افزار شبیه سازی شده و سپس با مدل سنگ بکر منطقه پیوند داده شده است. در ادامه عملکرد سیستم های نگهداری شاتکریت و قاب فولادی تونل نسبت به تغییر شدت درزه داری توده سنگ بررسی شده است. نتایج به دست آمده، نشان دهنده مقاومت بیش تر قاب فولادی نسبت به شاتکریت در برابر تغییر شدت درزه داری توده سنگ دربرگیرنده تونل است. آسیب جدی به سیستم نگهداری شاتکریت با دو برابر شدن تعداد درزه ها اتفاق می افتد، در حالی که در مورد قاب فولادی، تخریب جدی فضا با چهار برابر شدن تعداد درزه ها اتفاق می افتد. لذا در مواردی که انتظار افزایش شدت درزه داری بر اثر عوامل مختلفی چون انفجار، زلزله و غیره می رود، سیستم نگهداری قاب فولادی دارای قابلیت اعتماد بالاتری است.
    کلیدواژگان: مدلسازی عددی، سیستم نگهداری تونل، شدت درزه داری، نرم افزار PFC3D، سد رودبار لرستان
  • سید سعید حسینی *، سید محمد اسماعیل جلالی، میثم جلالی، عماد خراسانی صفحات 29-43
    با افزایش روز افزون سازه های زیرزمینی، احداث این سازه ها در مجاورت یکدیگر به ویژه ساخت یک تونل جدید در نزدیکی تونل پیشین در محیط های شهری امری اجتناب ناپذیر خواهد بود. در بخشی از مسیر احداث قطعه شرقی- غربی تونل خط 7 متروی تهران، ماشین حفاری مکانیزه با فاصله 25/2 متر از بالای تونل انتقال پساب ابوذر عبور می کند. در مقاله حاضر جهت بررسی اندرکنش بین دو تونل، مدلسازی عددی سه بعدی با استفاده از نرم افزار FLAC3D انجام شده است. به این منظور ابتدا فرایند حفاری مکانیزه تونل ابوذر مدلسازی شده، سپس اثر حفر مرحله ای تونل متروی خط 7 بر سیستم نگهداری تونل ابوذر بررسی شده است. تاریخچه تغییرات نیروهای داخلی، لنگرهای خمشی و تغییر مکان های سازه پوشش تونل ابوذر ارائه شده و مورد بررسی قرار گرفته است و توصیه های مهندسی در تحلیل تونل های متقاطع غیر هم سطح ارائه شده است. نتایج حاصل از مدلسازی نشان می دهد که پس از حفاری تونل مترو، سیستم نگهداری تونل ابوذر به دلیل افزایش ناحیه پلاستیک و آزاد سازی تنش، به سمت بالا جابجا خواهد شد. این جابجایی سبب ایجاد نیروهای داخلی بیش از مقادیر مجاز طراحی شده در لاینینگ تونل ابوذر خواهد شد.
    کلیدواژگان: تقاطع غیر همسطح تونل ها، اندرکنش تونل ها، تونل خط 7 متروی تهران، تونل ابوذر، پایداری سیستم نگهداری
  • ابراهیم قاسمی * صفحات 45-55
    پرتاب سنگ یکی از مسائل بحرانی عملیات آتشباری در معادن روباز است که به شدت ایمنی پرسنل و تجهیزات را تحت تاثیر قرار می دهد. یکی از راه های کاهش ریسک حوادث ناشی از پرتاب سنگ، پیش بینی دقیق آن است. طی سالیان گذشته با استفاده از روش های هوش مصنوعی، مدل های تجربی بسیاری برای پیش بینی پرتاب سنگ توسعه داده شده است. اغلب این مدل ها شفاف و قابل فهم نبوده و در آنها ارتباط بین پارامترهای ورودی و خروجی به وضوح نشان داده نشده است. هدف از این مقاله ارائه مدلی صریح و قابل فهم برای پیش بینی پرتاب سنگ است. برای این منظور از تکنیک M5P استفاده و به کمک آن ساختاری درخت مانند برای تخمین فاصله پرتاب سنگ ارائه شده است. در این مدل پرتاب سنگ بر اساس یک سری معادله های خطی پیش بینی می شود، از این رو استفاده از آن بسیار ساده است. به منظور آموزش و آزمایش مدل درختی پیشنهادی، داده های آتشباری معدن مس سونگون به کار گرفته شده است. در این مدل فاصله پرتاب سنگ با استفاده از مهم ترین پارامترهای قابل کنترل آتشباری یعنی بار سنگ، فاصله داری چال ها، طول گل گذاری، طول چال، قطر چال، خرج ویژه و متوسط خرج در هر چال تخمین زده می شود. دقت و کارایی مدل پیشنهادی با استفاده از شاخص های آماری R2، VAF و RMSEمورد ارزیابی قرار گرفت. مقدار این شاخص ها به ترتیب 1/92 درصد، 92 درصد و 9/3 به دست آمدند. بنابراین می توان نتیجه گرفت که تکنیک درختی M5P ابزاری مفید و قدرتمند برای پیش بینی پرتاب سنگ است. همچنین، نتایج نشان داد که بار سنگ و قطر چال به ترتیب با اهمیت ترین و کم اهمیت ترین پارامترها در پیش بینی پرتاب سنگ هستند.
    کلیدواژگان: معادن روباز، آتشباری، پرتاب سنگ، مدل درختی، تکنیک M5P، معدن مس سونگون
  • محمد داربر، لهراسب فرامرزی *، مصطفی شریف زاده، هومن رضایی صفحات 57-70
    در مهندسی سنگ، انتخاب اندازه مناسب نمونه برای تعیین مقاومت فشاری سنگ که معرف خواص مقاومتی سنگ باشد، بسیار مهم است. پیش بینی مقاومت فشاری تک محوره در قطرهای مختلف با استفاده از تئوری های تاثیر اندازه نمونه بسیار با ارزش است. این تئوری ها، به پنج مدل تجربی، آماری، مولتی فراکتال، نظریه شکست و نظریه شکست فراکتال تقسیم بندی شده اند. بررسی های محدودی برای تعیین همبستگی تئوری های تاثیر اندازه با نتایج آزمایش های تجربی در طبقه بندی های مختلف، بر روی سنگ ها و نمونه های مصنوعی انجام شده است. در این مقاله، مولفان با مروری بر مطالعات گذشته، تاثیر اندازه نمونه را روی مقاومت فشاری تک محوره سنگ های رسوبی و نمونه های مصنوعی با استفاده از مدل های تاثیر اندازه و تحلیل های آماری بررسی کرده اند. همچنین در مطالعه تجربی، 84 نمونه بتنی با چهار قطر 56، 68، 72 و 94 میلی متر و با سه دانه بندی مختلف 12-0، 20-0 و 25-0 میلی متر ساخته شد. یافته ها نشان داد که در سنگ های رسوبی، بررسی تاثیر اندازه نمونه با استفاده از نظریه شکست، همبستگی خوبی با نتایج آزمایش های تجربی دارد. در نمونه های مصنوعی، مدل هوک و براون مقادیر بالایی از ضرایب را نشان داد، اما این مدل برای نمونه های با قطرهای بزرگ، محافظه کارانه است. در این قطرها، مدل مولتی فراکتال همبستگی بهتری با اطلاعات آزمایشگاهی دارد. نتایج مطالعات تجربی نشان داد که در دانه بندی های 20-0 و 25-0 میلی متر، با افزایش قطر، مقاومت فشاری تک محوره، ابتدا روند افزایشی و سپس روند کاهشی دارد. در نمونه های با دانه بندی 12-0 میلی متر، مقاومت فشاری یک روند افزایشی با افزایش قطر نشان داد. در نمونه های بتنی با دانه بندی ریز، مدل های مولتی فراکتال و تاثیر اندازه با استفاده از نظریه شکست، روند صعودی تغییرات مقاومت را به خوبی نشان می دهند. همچنین در نمونه های با دانه بندی درشت، مدل مولتی فراکتال، بیش ترین ضرائب را نشان داد.
    کلیدواژگان: تاثیر اندازه نمونه، تاثیر ابعاد دانه بندی، مقاومت فشاری تک محوره، تحلیل آماری، انرژی شکست
  • محمد رنجبر بافقی، علی دهقانی *، محمد مهدی خسروی راد صفحات 71-85
    تغییر مشخصات بار اولیه مدار فرآوری چغارت موجب کاهش کارائی آسیای خودشکن این کارخانه شده است. افزودن گلوله جهت کمک به خردایش کانسنگ اکسیده به عنوان یکی از راه های بهبود راندمان خردایش بررسی شد. در این موارد معمولا از نرم افزار های قابل اعتماد جهت شبیه سازی و پیش بینی تاثیر نیمه خودشکنی استفاده می شود. به همین منظور شبیه سازی مدار آسیای خودشکن چغارت و بررسی امکان افزودن گلوله به این آسیا با استفاده از نرم افرار JKSimMet انجام شد. از جریان های ورودی و خروجی به آسیای خودشکن نمونه گیری شد و آزمایش های خردایش جهت خصوصیت سنجی بار اولیه انجام شد. سپس با استفاده از نتایج حاصل از آزمایش ها و اطلاعات مربوط به بار اولیه و مشخصات آسیا، مدار آسیای خودشکن چغارت شبیه سازی شد. نتایج به دست آمده انطباق توزیع ابعادی محصول شبیه سازی شده و واقعی آسیا را نشان داد. با استفاده از نتایج این شبیه سازی، پیش بینی شده است که ظرفیت این مدار، با افزودن گلوله های 100 میلی متری به میزان 5 و 10 درصد حجمی آسیا، به ترتیب حدود 3 و 7 درصد افزایش خواهد یافت. افزودن 5/2 درصد حجمی گلوله در شرایطی تقریبا مشابه منجر به افزایش ظرفیت به میزان حدود 8 درصد و افزایش ابعاد محصول به میزان حدود 90 میکرون گردید، در حالی که توان مصرفی نیز حالت پایداری داشت.
    کلیدواژگان: آسیای خودشکن چغارت، آزمایش های شکست، شبیه سازی، نرم افزارJKSimMet، شارژ گلوله
  • علی اکبر دایا *، راحله مرادی صفحات 87-94
    یکی از مهم ترین بخش مطالعات اکتشافات ژئوشیمیایی جداسازی آنومالی از زمینه برای عناصر گوناگون است. روش های مختلفی برای این امر بکار می روند. یکی از این روش ها، الگوریتم های مبتنی بر هندسه فرکتال است. در این مقاله مدل های فرکتالی عیار- تعداد و عیار- مساحت به منظور جدایش بی هنجاری های ژئوشیمیایی عناصر مس، مولیبدن، آهن و آنتیموان در برگه 1:100000 سیه رود (آذربایجان شرقی) ، شمال غرب ایران مورد استفاده قرار گرفتند. نخست 1238 نمونه رسوب آبراهه ای از محدوده برداشت شده و مورد آنالیز شیمیایی قرار گرفتند. در مرحله بعد با ترسیم منحنی لگاریتمی عیار-مساحت و عیار- تعداد حدود آستانه تعیین و جوامع زمینه و بی هنجاری ها برای عناصر مورد نظر در منطقه مورد مطالعه از یکدیگر جدا شدند. منحنی های لگاریتمی سه جمعیت یا فاز ژئوشیمیایی در منطقه را تایید می کند که با ساختارهای زمین شناسی منطقه از قبیل واحدهای سنگ شناسی، گسل ها و دگرسانی ها در ارتباط هستند. با استفاده از نتایج حاصل از این مدل سازی فرکتالی نقشه های بی هنجاری این عناصر در این محدوده ترسیم و جوامع آنومالی به تفکیک مشخص شدند. نقشه های بی هنجاری عناصر با موقعیت نشانه های معدنی هر عنصر برای هر دو مدل فرکتالی عیار- مساحت و عیار- تعداد مقایسه گردید. نتایج نشان داد که انطباق خوبی بین موقعیت مکانی نشانه های معدنی شناسایی شده در برگه سیه رود و مناطق بی هنجاری در هر دو مدل فرکتالی وجود دارد اما بی هنجاری های حاصل از مدل فرکتالی عیار- مساحت دربرگیرنده نشانه های معدنی بیشتری است. این نکته به خصوص برای عنصر مس مشهود است. علاوه بر این نتایج نشان داد بیشترین بی هنجاری های مس، آهن و مولیبدن منطبق بر واحدهای آذرین، دگرسانی های مربوط به آن ها و گسل ها است.
    کلیدواژگان: مدل فرکتالی عیار- تعداد، مدل فرکتالی عیار- مساحت، آنومالی های ژئوشیمیایی، آذربایجان شرقی
  • گزارش فنی
  • محسن رضایی، محمد غفوری *، رسول اجل لوییان صفحات 97-108
    مدول تغییر شکل توده سنگ که از مهم ترین پارامترهای توده سنگ در طراحی های مهندسی سنگ است، به دو روش مستقیم (با استفاده از روابط تجربی) و غیر مستقیم (با استفاده از آزمایش های برجا) به دست می آید. آزمایش بارگذاری صفحه ای با توجه به حجم نسبتا بزرگی از سنگ، که تحت تاثیر قرار می دهد و نیز روش انجام ساده تر آن، از معمول ترین آزمایش ها برای اندازه گیری مدول تغییرشکل پذیری برجای توده سنگ است. این آزمایش ها بسته به هدف آزمایش و کاربرد نتایج آن، با تنش های متفاوت و اندازه صفحات بارگذاری متفاوت انجام می شوند. در این پژوهش، مقایسه ای بین نتایج آزمایش های انجام شده با دو تنش مختلف و همچنین صفحات با قطر متفاوت صورت گرفته است. در این مقایسه از روش های آماری تحلیل همبستگی و آزمون t با زوج داده ها استفاده گردید. نتایج تحلیل های انجام شده بر روی آزمایش های با حداکثر تنش های 20 و 40 مگاپاسکال، نشان می دهد که بین نتایج آزمایش با بارهای مختلف، اختلاف معنی داری وجود ندارد و میزان بیشینه تنش وارده بر سنگ، بر مدول تغییرشکل پذیری به دست آمده از آزمایش، تاثیری نداشته است ولی نتایج حاصل از آزمایش هایی که با دو صفحه با قطرهای متفاوت در یک موقعیت انجام شده اند، نشان می دهد که، اختلاف معنی داری بین آنها وجود دارد و مدول تغییر شکل پذیری به دست آمده از آزمایش با صفحات با قطر بزرگ تر، در توده سنگ های با کیفیت بالا، بزرگ تر از صفحات با قطر کم تر بوده و در توده سنگ های ضعیف، برعکس است. به نظر می رسد، این اختلاف ناشی از تاثیر نسبت ابعاد صفحه بارگذاری به ابعاد گالری آزمایش باشد.
    کلیدواژگان: مدول تغییر شکل پذیری، توده سنگ، آزمایش بارگذاری صفحه ای، تنش
|
  • Mehdi Mohammadi * Pages 1-11
    Summary
    Prediction of deformation modulus for rock mass in analysis and design of rock structures is very important. Because deformation modulus represents behavior of rock mass subjected to stresses. Up to now, various empirical models for prediction of deformation modulus were developed. In this research, efficiency of different models for prediction of deformation modulus is evaluated. Latter, according to the fuzzy model a sufficient model is developed and results are compared with the empirical models. Results indicate the efficiency of new proposed model in comparison with the available models.
    Introduction
    Determining geo-mechanical parameters for analysis and design of rock structure is inevitable. Deformation modulus of rock mass is one of the most important geo-mechanical parameters. Estimation of deformation modulus for rock mass utilizing empirical models is widely used in civil and mining engineering projects. This is because of by spending less time and cost an acceptable estimation is achieved. But there are differences between results of empirical model and real values of modulus which leads to uncertain decisions for designers in choosing appropriate model. Thus, it is important to investigate and evaluate the experimental models. Fussy model is one of the best models that is proposed for determining the deformation modulus in the present study. Methodology and Approaches For efficiency evaluation of 19 available models and also the proposed model, 33 data sets of different dam’s constructions in Iran is collected. Root Mean Squared Error , Mean Absolute Percentage Error and index of higher squared correlation coefficient are applied for evaluation of models’ performance.
    Results
    According to the performance indices two models are selected between different empirical that indicates the best prediction. Also results show the efficiency of proposed fuzzy model for prediction of deformation modulus.
    Keywords: Rock Mass Rating, Deformation Modulus of Rock Mass, Empirical Models, Fuzzy Models
  • Mehdi Noroozi *, Ramin Rafiei, Mehdi Bajolvand, Abedin Hojati Tavandashti Pages 13-27
    In this paper, DFN-DEM simulation using PFC3D software to evaluate the effect of joint intensity variation on tunnel support systems performance has been performed. Three dimensional distinct element software of PFC3D is considered for numerical modeling in this paper. This software has many advantages such as ability to create three-dimensional distinct joints with limited size and with different statistical characteristics, flexibility in different conditions and ability to monitoring a momentaril caving and falling during tunnel stability analysis. In this paper, at the first stage, by using of discrete fracture network (DFN) modeling and based on the surveyed data from access tunnel to the gallery of Rudbar Lorestan dam, fractures in this region have been simulated in the software and then is linked to the intact rock model. Finally, the performance of tunnel support systems of shotcrete and steel frame relative to change of the rock mass fracture intensity is investigated. The obtained results indicate more resistance of steel frame against fracture intensity variation compare with the shotcrete support system. Serious damage to shotcrete support system occurs by doubling the number of joints, while about the steel frame, serious damage occurs with four times the number of joints. Therefore, by increasing joint intensity which is caused by various factors such as explosions, earthquakes and etc, the steel frame support system has higher reliability.
    Keywords: Numerical modeling, Tunnel support system, joint intensity, PFC3D software, Rudbar Lorestan dam
  • Seyed Saeed Hosseini*, Seyed Mohammad Esmail Jalali, Meysam Jalali, Emad Khorasani Pages 29-43
    In parts of constructing east-west t lot of line 7 Tehran subway, the excavating machine (EPB-TBM) passes from the top of the Abouzar’s wastewater conveyance tunnel with clear distance of 2.25 m. The FLAC 3D has been used to model this problem and find the deformations and forces of ground and linings. The modeling results show that after excavating subway tunnel, lining of Abouzar tunnel will be moving upward due to the increasing plastic zones and stress relaxation. This rate of displacement induced the internal force more than allowable designed amount in concrete lining of Abouzar tunnel.
    Introduction
    Generally, excavation a tunnel near another tunnel may lead to significant interaction effects, which mainly dependent on tunnels position relative to each other (parallel or cross), the distance between two tunnels, tunnel dimensions, lining rigidity, stress and boring environment condition as well as the method of tunnel boring. The interaction between adjacent tunnels have been investigated by different researchers using methods such as analytical and empirical, field observation, physical modeling and numerical modeling. In the current project, the tunnel of Tehran metro line 7 passes with a distance of 2.25 meters from the top of the Abuzar tunnel. Because of the nature of three-dimensional problem of interaction between underground spaces, numerical modeling is an appropriate tool for the analysis of these complicated problems. Therefore, FLAC3D software have been used in order to investigate into the interaction analysis. The purpose of modeling is study on stability of support system of Abuzar tunnel during tunnel excavation of Tehran metro line 7. Methodology and Approaches: In this paper, the finite difference method (FDM) is used for modeling and solving the problem. FLAC 3D program which uses FDM was selected in order to study the interaction between the two tunnels, in construction stage. For this purpose, at first Abouzar tunnel modeled and excavated, then impact of stepwise excavating of line 7 Tehran subway on lining system of Abouzar tunnel is investigated numerically. History of Internal forces, bending moments and structural displacement of Abouzar’s tunnel lining have been provided and studied. Engineering recommendations have been proposed in different-leveled intersecting tunnels. Results and Conclusions: The results of modeling show that after excavation of metro tunnel, the support system of Abuzar tunnel will be uplifted because of increasing the plastic zone and stress relaxation. This displacement causes internal forces in Abuzar tunnel lining which are more than allowed values.
    Keywords: Tunnels cross-cut, Tunnels interaction, Tehran Metro L7, Abouzar Tunnel, Stability analysis of tunnel linings
  • Ebrahim Ghasemi * Pages 45-55
    Summary: Based on statistics, flyrock is the main reason of 20 to 40% of blasting induced accidents in mines. Therefore, the accurate prediction of flyrock has a remarkable role on reducing its detrimental effects. In this paper, a model tree was developed for flyrock prediction using M5P technique. This model was trained and tested by the blasting database of Sungun copper mine. The results showed that the proposed model can estimate the flyrock with an acceptable error.
    Introduction
    Flyrock is one of the most challenging safety issues of blasting operation in open pit mines, which always threatens the safety of personnel and equipment. Thus, the accurate prediction of flyrock seems necessary for determination of safe blasting zone. During past years, many empirical models have been developed using artificial intelligence techniques for flyrock prediction. Most of these models do not indicate the relationship between input and output parameters, so they are opaque and vague. The main purpose of this paper is to construct a transparent and understandable model for flyrock prediction. Methodology and Approache: In this paper, a model is developed for flyrock prediction using M5P technique. This technique presents a tree structure which contains linear equations in its leaves and using these equations the flyrock can be predicted easily. In this model, the flyrock distance is estimated using the most important controllable blasting parameters (i.e. burden, spacing, stemming, blasthole length, blasthole diameter, powder factor and mean charge per blasthole). Results and Conclusions: The accuracy and efficiency of proposed model was evaluated using various statistical indices such as coefficient and determination (R2), variance account for (VAF) and root mean square error (RMSE). These indices were obtained 92.1%, 92%, and 3.9, respectively. Therefore, it can be concluded that M5P technique is a suitable and efficient means that provides an acceptable prediction for flyrock. Furthermore, the results indicated that the burden and blasthole diameter are the most and the least effective parameters on flyrock prediction, respectively. The output of this model can be considered as a preliminary estimation of flyrock, based on which the risk of hazards and potential accidents can be reduced to a desirable extent.
    Keywords: Open pit mines, Blasting, Flyrock, Model tree, M5P technique, Sungun Copper Mine
  • Mohammad Darbor, Lohrasb Faramarzi *, Mostafa Sharifzadeh, Hooman Rezaei Pages 57-70
    Summary: In rock engineering, the effect of scale on the strength and deformation properties of the rock mass is one of the most important issues. Prediction of uniaxial compressive strength in different diameters using the specimen size-effect models is valuable. To specify the application scope of the specimen size-effect models in the rock and concrete specimens, few significant study have so far been carried out. This paper proposed a model of appropriate size-effect in sedimentary rocks and concrete specimens. Another object of this paper was discussion on the effect of specimen size and grain size on uniaxial compressive strength of rock and concrete specimens using statistical and experimental methods. The results of this study can be used for engineering designs in or on rocks and are more useful for determining of the elastic constants and compressive strength of rock.
    Introduction
    Dependence of compressive strength on the specimen size has a fundamental role in the designing of rock structures. In the rock mechanics, to determine the specimen size-effect on the mechanical behavior of intact rock, have been used many experimental and analytical methods. In the area of rock mechanics and solid mechanics, the most notable proposed analytical models to predict the specimen size-effect on the uniaxial compressive strength are including the Weibull statistical theory (1951), the Hoek and Brown empirical theory (1980), the specimen size-effect model using fracture energy theory (Bazant, 1983 and 1984), the multi-fractal scaling model (Carpinteri et al., 1995), the fractal fracture size-effect model (Bazant, 1997) and the unified size-effect model for intact rock (Masoumi et al., 2015). To specify the application scope of these models in the rock and concrete specimens, few significant study have so far been carried out. Methodology and Approaches: Statistical analysis of this study, were conducted in each size-effect model by means of a non-linear least-squares fitting algorithm and Levenberg-Marquardt method using SPSS software. In experimental study, three concrete blocks of approximately 500mm×500mm×500mm in size with three different grain sizes (0-12, 0-20 and 0-25) were manufactured. After the curing time, using a laboratory drilling machine, cylindrical specimens were obtained from blocks with diameters of 56, 68, 72 and 94 mm and with a length-to-diameter ratio of 2.0 (L/D=2.0) according to the recommendation of International Society of Rock Mechanics (ISRM, 2007). ACI-211 standard and ASTM C33 standard were utilized for mixture design of samples and required grain sizes respectively. Results and Conclusions: In the sedimentary rocks and concrete specimens, respectively, there was a good agreement between outputs of laboratory tests with the specimen size-effect model using fracture energy and the multifractal scaling model. In experimental study, results of uniaxial compressive strength tests for grain sizes 0-20 and 0-25 mm indicated as the specimen diameter increased, uniaxial compressive strength initially increased and then decreased. The results of this study confirmed grain size effect on the predictions of specimen size-effect models which by increasing the grain size, correlation coefficient values of different models reduce. These results can be used for engineering designs in rocks and concrete mixtures.
    Keywords: Specimen Size-Effect, Grain Size Effect, Uniaxial Compressive Strength, Statistical Analysis, Fracture Energy, Elastic Constats
  • Mohammad Ranjbar bafghi, Ali Dehghani *, Mohammad mehdi Khosravi rad Pages 71-85
    The variation of feed characteristics of the Choghart Iron Processing Plant has resulted in the reduction of AG mill efficiency. In this research, the possibility of converting the Choghart AG mill to SAG mill to stabilize the mill power draw and improve the grinding process was investigated. The JKSimMet software was used to simulate the circuit and predict the effect of charging steel balls to the AG mill. The results of grinding tests on the ore samples were used to simulate the circuit. The product size distribution predicted by the software was very close to the actual product size of the AG mill. The simulation of the circuit, using different tonnage of 100 mm steel balls showed that the mill throughput could increase by around 6 percent with a slight increase in the mill product size. The actual results of adding the steel ball to the plant were in agreement with the simulation results. Summary: simulation of Choghart AG mill circuit was performed and the effect of charging steel ball on the mill performance was evaluated. The possibility of grinding the Choghart oxidized and high ratio ore in this circuit, at a reasonable throughput, was investigated. Based on the simulation results a plant-scale experiment on a batch of oxidized ore was also performed. It was shown that charging 100 mm steel balls, at around 5% volume of the AG mill, facilitated the grinding of oxidized ore.
    Introduction
    The throughput of Choghart AG mill circuit was lower than the expected level for grinding the oxidized (or high Fe/FeO ratio) ores. Converting the AG mill to SAG mill to increase the grinding of this type of ore was an option which was investigated. The circuit was simulated by JKSimMet software and then adding of steel ball to the system was evaluated. The results were validated using the plant-scale studies. Methodology and Approaches: Sampled from the feed and product streams were collected, the relevant grinding tests were conducted and the selection and breakage functions of the ore were determined. The ore breakage test results and the specification of the feed material and AG mill and vibrating screen were used as input data to the JKSimMet software. Then charging different tonnage of the steel balls to the AG mill was evaluated. Plant-scale experiments were also conducted. Results and Conclusions: Based on the impact and abrasion tests of the feed samples this ore was considered as a medium hard type ore. The simulation result for the mill product size distribution was very close to the actual data of the plant. Therefore this software could be used to predict other changes in the circuit. The simulation results showed that by adding 5 and 10 percent (volume) of 100 mm steel balls to the Choghart AG mill its throughput could be increased by around 3 and 7 percent, respectively. The plant scale experiments with the same type of steel ball were in agreement with the simulation results. As it was expected the mill product size slightly increased.
    Keywords: Ghoghart AG Mill, Breakage Test, Simulation, JKSimMet, Ball Charge
  • Ali Akbar Daya *, Raheleh Moradi Pages 87-94
    One of the most important part in geochemical exploration studies is separating anomalies from background for different elements. There are many methods for this purpose. One of these methods is based on fractal geometry. In this paper concentration-number and concentration- area fractal models were used for separating anomaly from background for Cu, Mo, Fe2O3 and Sb in Siahrood 1:100,000 sheet, NW Iran. First 1238 stream sediment samples were taken and analyzed. Then with drawing the log- log elemental plot the threshold values obtained for anomaly separation. Log –log plots can be divided into three segments or phases that correlate with lithological formation, faults and alteration in the study area. By using the results of fractal modelling the anomaly maps were drawn and anomaly regions were identified. Elemental anomaly maps resulted from concentration-area and concentration- number fractal models were compared with the locations of mine indexes in the study area. Results showed that there was a good correlation between the locations of mine indexes and anomaly region for both fractal models. But the concentration-are fractal model could hit more mine indexes. This is more obvious for Cu. Results also showed that most of the Cu, Fe and Mo anomalies located in igneous rocks, altered igneous rocks and faults. Because of activity of hydrothermal solutions in intrusive rocks in the northern part of the study area and volcanic rocks in central parts, intrusive and volcanic rocks altered and quartzite veins and mineralization zones occurs.
    Introduction
    Delineation of anomalies from background is an essential task in geochemical exploration. Geochemical data are usually characterized by their spatial positions, meaning that elemental concentration varies spatially. The concentration–area model (C–A model) has been developed and applied by many geoscientists. Another useful model for separating anomaly from background is the number–size model (N–S model), which has been widely used by many geoscientists. Methodology and Approaches: Concentration-number and concentration- area fractal models were used for separating anomaly from background. Then with drawing the log- log elemental plot the threshold values obtained for anomaly separation. By using the results of fractal modelling the anomaly maps were drawn and anomaly regions were identified. Elemental anomaly maps resulted from concentration-area and concentration- number fractal models were compared with the locations of mine indexes in the study area. Results and Conclusions: Results showed that there was a good correlation between the locations of mine indexes and anomaly region for both fractal models. In other words most of anomalies derived from C-A and N-S models hits mine indexes in the region. But the concentration-are fractal model hit more mine indexes. This is more obvious for Cu. Results also showed that most of the Cu, Fe and Mo anomalies located in igneous rocks, altered igneous rocks and faults.
    Keywords: Fractal concentration- number model, Fractal concentration- area model, geochemical anomalies, East Azerbaijan
  • Mohsen Rezaei, Mohammad Ghafoori *, Rasoul Ajalloeian Pages 97-108
    Rock mass deformation modulus (Erm) has been considered as the most typical parameter illustrating the pre-failure mechanical behavior of rock mass. Erm is a basic input parameter for most rock engineering projects including tunneling, support designing, foundation designing, etc. For these purposes, it is necessary to obtain this parameter before starting numerical modeling. Intact rock elastic modulus is measured by uniaxial compression strength test in laboratories. But, the existence of discontinuities, makes a great difference between the mechanical properties of rock mass and intact rock. Erm can be estimited by emprical equations or determined by in-situ tests such as plate loading, dilatometer, flat jacking, and radial jacking tests. The plate loading test is a common test to determaining rock mass deformation modulus of rock mass that has been used in several project around the world. Erm of rock masses in Bakhtiari dam site is determined by Plate loading tests using different loading plate sizes and different stress values. Bakhtiari dam site is located in southwest part of Iran, almost 70 km northeast of Andimeshk city (Khuzestan province), and 65 km southwest of Dorud city (Lorestan province). In recent paper, it has been compared the obtained Erm from plate loading tests with different stress values and different plate sizes Plate loading tests at Bakhtiari Dam site are carried out using rigid loading plates with diameters of 650 and 915 mm and under maximum stresses equal to 20 and 40 MPa. In this test, two opposite areas in test galleries are loaded using rigid loading plates by means of hydraulic pump system. During tests, the rock displacements are measured using borehole extensometers that fixed in several positions inside the boreholes drilled in the center of each loading area. The deeper extensometer in each borehole (used as a fixed point) is positioned at the end of borehole at depths more than 6 m. Erm is calculated according to ASTM D 4394 – 08.
    In case of two maximum stress values of 20 and 40 MPa, no significant difference is evaluated. Conversely, using two different diameter plates in same position result in significant differences between results. For high quality rock masses, the larger the plate diameter is, the greater the evaluated Erm is. This difference is recognized related to the ratio of gallery dimension proportional to loading plate size.
    Keywords: Deformation Modulus, Rock Mass, Plate Loading Test, Stress