jafar khademi hamidi
-
تعیین محدوده نهایی کارگاه استخراج زیرزمینی، مرحله ای کلیدی در طراحی معادن زیرزمینی است که به طور مستقیم بر طرح های تولید عملیاتی تاثیر می گذارد. توسعه الگوریتم های کارآمد و دقیق برای بهینه سازی مساله تعیین محدوده نهایی کارگاه استخراج زیرزمینی (USBO)، چالش برانگیز است. در این مطالعه، الگوریتم فراابتکاری رقابت استعماری گسسته (DICA) برای تعیین محدوده نهایی کارگاه استخراج معدن زیرزمینی پیشنهاد شده است. الگوریتم DICA همانند نسخه استاندارد الگوریتم و با اعمال تغییراتی در روند اجرایی آن، از یک رویکرد مبتنی بر شبیه سازی در جهت تولید راه حل های اولیه در فضای جستجو اقدام می کند و سپس با ارزیابی هر یک از پاسخ ها، بهترین راه حل را انتخاب می کند. با تغییر عملگرها و بخش های وابسته به الگوریتم شامل ایجاد جمعیت اولیه، عملگرهای جذب و انقلاب، الگوریتم پیشنهادی توسعه و بر روی یک مدل بلوکی متشکل از 945/15 بلوک (ابعاد هر بلوک 5×5×5 متر) از یک مطالعه موردی کانسار مس در مقیاس کوچک اجرا شد. نتایج حاصل از الگوریتم پیشنهادی DICA نشان داد که این الگوریتم می تواند محدوده نهایی کارگاه استخراج زیرزمینی را در زمان قابل قبولی تعیین کند. همچنین این الگوریتم توانست محدوده نهایی تعیین شده را با ارزش اقتصادی بالاتری نسبت به الگوریتم های کارگاه شناور و با ارزش ترین همسایگی ارایه دهد.
کلید واژگان: بهینه سازی کارگاه استخراج, محدوده نهایی بهینه, الگوریتم بهینه سازی, الگوریتم فراابتکاریDetermination of stope boundary is a critical step in underground mine design, directly impacting project profitability and operational plans. Developing efficient and accurate algorithms for solving the Stope Boundary Optimization (SBO) problem has been a challenging task. In this study, a metaheuristic Discrete Imperialist Competitive Algorithm (DICA) was introduced for the SBO problem. The DICA algorithm, following a simulation-based approach, provides initial solutions in the search space and identifies the optimal solution after evaluating each one. Tested with different operators such as assimilation and revolution, and various initial populations, the suggested algorithm was applied to a 5*5*5 m block model of a copper deposit comprising 15,945 blocks. The results demonstrated the algorithm’s capability to determine stope boundaries within a reasonable computational time. For validity check, the results were compared with those obtained from the Maximum Value Neighborhood (MVN) and floating stope algorithms. The comparison revealed that DICA outperformed both algorithms.
Keywords: Stope Boundary Optimization, Optimization Algorithm, Metaheuristic Algorithm -
خصوصیات مقاومتی سنگ بکر تابع ترکیب کانی شناسی و بافت سنگ است اما خصوصیات مقاومتی توده سنگ را می توان از طریق تحلیل ویژگی های سنگ بکر و ناپیوستگی ها به دست آورد. ویژگی های بافتی سنگ ها بر خواص پتروفیزیکی و مکانیکی آن ها تاثیر می گذارد. برخی از ارتباطات کمی بین خصوصیات پتروگرافی سنگ و خواص مکانیکی یافت شده است. این پارامترها تا حد زیادی پایداری توده سنگ را کنترل می کنند؛ بنابراین، ارزیابی رفتارهای آنی و بلندمدت سنگ بر اساس برهم کنش بین پارامترهای مختلف بافت سنگ، خواص پتروفیزیکی و مکانیکی برای بسیاری از سازه های ژیومهندسی مهم است. در این تحقیق رابطه بین خصوصیات مکانیکی و ترکیب کانی شناسی تعدادی از سنگ های رسوبی که از نقاط مختلف کشور برداشت شده اند با انجام آزمایش های مقاومت تراکمی و کششی بر روی نمونه سنگ های جمع آوری شده، در آزمایشگاه تعیین شده است. سپس با روش XRD ترکیب کانی شناسی آنها مشخص گردید و با استفاده از روش های آماری ازجمله رگرسیون خطی و چند متغیره رابطه بین خصوصیات مقاومتی با ترکیب کانی شناسی نمونه سنگ ها تعیین شده است. نتایج به دست آمده در این تحقیق بیانگر رفتارهای متفاوتی از کانی های سازنده سنگ در برابر خصوصیات مکانیکی است. به طوری که کانی های غالب در نمونه سنگ ها بر روی خصوصیات مکانیکی آنها تاثیر زیادی خواهند داشت و کنترل کننده خصوصیات مکانیکی سنگ ها هستند.
کلید واژگان: ترکیب کانی شناسی, مقاومت مکانیکی, مقاومت تراکمی تک محوری, مقاومت کششی برزیلی, چکش اشمیت, تحلیل رگرسیونJournal of Aalytical and Numerical Methods in Mining Engineering, Volume:13 Issue: 36, 2023, PP 1 -13The resistance properties of the intact rock are dependent on the mineralogical composition and texture of the rock material. In this research, some quantitative relationships were found between petrographic and mechanical properties of sedimentary rocks collected from different locations. The results revealed that stone-forming minerals have a great and governing impact on mechanical properties.
Keywords: Mineralogical composition, Mechanical strength, Uniaxial Compressive Strength, Brazilian Tensile Strength, Schmidt hammer, Regression analysis -
This work aims to investigate the effect of water saturation on cutting forces and chipping efficiency by performing a series of small-scale linear cutting tests with a chisel pick on twelve low- and medium-strength rock samples. The peak and mean cutting force acting on the chisel pick are measured and recorded under dry and saturated cutting conditions by the strain sensors that are embedded in the dynamometer. Also the amplitude of cutting force fluctuations in dry and saturated cutting conditions is compared by the standard deviation measurement of cutting force data, and its relationship with the size of cutting fragments is investigated. The results obtained show that the peak cutting force is reduced in saturated conditions compared to dry conditions. The mean cutting force in the synthetic sample cutting test is unchanged or in some cases increase, while in the natural samples it decreases. The relative increase in the mean cutting force in synthetic rock specimens is due to the paste state of fine materials produced from saturated cutting and chisel pick clogging. A strong correlation is found between the standard deviation of cutting force data and the average size of rock debris, indicating that the standard deviation of cutting force data is a useful measure for evaluating the chipping efficiency. The present study's findings reveal that to have an efficient excavation system in field operations, it is necessary to consider the presence of water and saturated conditions in designing the cutting machine's operating parameters and predicting the performance of mechanical excavators.
Keywords: Rock cutting test, Saturated conditions, Pick clogging, Particle size analysis, Mechanical excavation -
مرز مشترک لایه های سنگی در عملیات استخراج و حفاری مکانیزه در معادن و تونل سازی چالش های مختلفی را به وجود می آورد و ممکن است بدون هشدار قبلی باعث بروز مشکلاتی مثل خرابی تیغه ها، لرزش ماشین و کاهش سرعت پیشروی شود. در چنین شرایطی، درک دقیق فرآیند برش و اندرکنش تیغه-سنگ برای طراحی ماشین، موفقیت بسیار مهمی است. در این مطالعه، اندرکنش بین سنگ و تیغه برای اندازه گیری نیروهای برش در ناحیه مرزی دو لایه سنگی با استفاده از ماشین برش خطی کوچک مقیاس مجهز به تیغه دیسکی با قطر 54 میلی متر بررسی شد. نمونه های مورد مطالعه در حالت مختلط با ترکیبی از ماسهسنگ با مقاومت 37 مگاپاسگال و دو نوع گچ مصنوعی با مقاومت های 21 و 24 مگاپاسگال تهیه شد. آزمایش برش خطی در عمق های 1، 2 و 3 میلی متر انجام شد. نتایج آزمون ها نشان داد در نمونه های مختلط با رسیدن تیغه به مرز دو نمونه با مقاومت متفاوت، نیروهای عمودی و غلتشی دچار تغییرات شدید می شود. بهعنوان مثال و بر اساس شرایط آزمایشگاهی این تحقیق، نیروهای عمودی تا 2.7 برابر و نیروهای غلتشی تا 10.2 برابر نیروهای اولیه افزایش یافت. همچنین، نتایج آزمون های برش نشان داد که با افزایش عمق برش، اختلاف نیروها و نیز نسبت نیروهای مرزی به نیروهای برش سنگ در حالت برش غیر مختلط، در ناحیه مرزی کاهش می یابد. براساس نتایج این تحقیق، با توجه به این که در مرز نمونه مختلط، تیغه برشی الگوی متفاوتی از نیروهای برش را تجربه می کند، اهمیت انتخاب تیغه مناسب بر اساس الگوی تغییرات نیروهای مرزی در شرایط میدانی برای ماشین تونل زنی تمام مقطع بیشتر می شود. همچنین مشاهده شد که این اختلاف نیروها منجر به شکل گیری نیروی ضربه در مرز تغییر لایه سنگی می شود که این مساله در شرایط میدانی، ضرورت تعیین چقرمگی و سختی مناسب ابزار را به منظور به حداقل رساندن خرابی آن ها در شرایط سینه کار مختلط بیشتر نشان می دهد.
کلید واژگان: آزمون برش خطی سنگ, تیغه دیسکی, سینه کار مختلط, نیروهای مرزیIn mechanized mining and tunneling operations, the interface of existing rock layers poses a variety of challenges including cutter failure, machine vibration, and low advance rate without prior notification. As a result, proper understanding of the cutting process and the tool-rock interaction is critical for machine design in these circumstances. In this study, a lab-scale investigation on the interaction between rock and tool to determine the cutting forces at transition zone was carried out in mechanized excavation laboratory of Tarbiat Modares University using a small-scale linear cutting machine equipped with a disc cutter of 54 mm in diameter. Three types of samples were used in the study: sandstone with a strength of 37 MPa and two types of synthetic gypsum with strength of 21 and 24 MPa, in a mixed condition. Experiments with linear cutting machine were carried out at cutting depths of 1, 2, and 3 mm. Laboratory studies revealed that as the cutter approaches the interface between two soft and hard specimens in mixed specimens, the normal and rolling forces vary dramatically, and the difference in the ratio of forces in the transition zone diminishes as the cutting depth increases. It was also revealed that the ratio of boundary cutting forces to rock cutting forces in unmixed mode reduces as cutting depth increases. Taking into consideration the highly variation of cutting forces pattern at the interface, the importance of selecting appropriate cutters for tunneling machines and mechanical excavators increases in the field conditions. Also, it was revealed that the difference in cutting forces results in shock load at the transition zone where the cutter passing the interface of two rock layers. This shows the importance of proper design of cutter in respect of toughness and hardness and its impact in reducing cutter failure in mixed face conditions.
Keywords: Linear rock cutting test, Disc cutter, boundary force, mixed face -
شکنندگی سنگ ها از خصوصیات مهم و موثر در حفاری سنگ هاست. شناخت ارتباط بین قابلیت حفاری و شکنندگی سنگ ها به افزایش کارایی حفاری سنگ ها کمک خواهد کرد. در این پژوهش خواص مکانیکی 16 نمونه سنگی مختلف از جمله سنگ های گرانیت، گرانودیوریت، دولومیت، هورنفلس و مرمر در محدوده پروژه تونل انتقال آب گلاس در حاشیه شهرستان نقده مطالعه شده است. با بهره گیری از منحنی تنش-کرنش، مدول و خواص مقاومتی سنگ های مذکور، 16 شاخص شکنندگی محاسبه شده است. هم چنین آزمایش های سیورز جی (SJ) و شکنندگی (S20) برای محاسبه مقدار شاخص نرخ حفاری (DRI) انجام شده است. روابط آماری بین شاخص های شکنندگی با شاخص نرخ حفاری نشان دهنده ارتباط قوی بین شاخص شکنندگی B3 (ضرایب تعیین 77/0 R2 = و 02/1 = RMSE) و شاخص شکنندگی B4 (ضرایب تعیین 79/0R2 = و 95/0 = RMSE) با شاخص نرخ حفاری سنگ ها می باشد. روابط آماری بدست آمده بین شاخص های شکنندگی و قابلیت حفاری سنگ ها با روابط گذشته مقایسه شده است. صحت و دقت روابط ارایه شده با روابط گذشته مطابقت دارد. هم چنین مدلی به کمک آنالیز رگرسیون چندگانه ارایه شده است. از این روابط می توان برای ارزیابی قابلیت حفاری سنگ ها استفاده کرد.
کلید واژگان: شکنندگی, سختی سطحی سیورز, شاخص نرخ حفاری, شاخص شکنندگی, تونل گلاسThe brittleness is an important rock property and effective in rock excavation. Recognition of the relationship between drillability and brittleness will increase performance the rock excavations. In this study, the number of 16 samples has been studied rock mechanical properties of granite, granodiorite, dolomite, hornfels and marble in the area of Glass water conveyance tunnel project in the margin of Naghadeh city. The number of 16 brittleness indices were calculated with stress-strain curve, modulus and rocks strength properties. In addition, Sievers’ J-miniature drill test and the brittleness test are carried out and DRI values were calculated. The statistical relationships between the brittleness indices and the drilling rate index are showed a strong correlation between B3 brittleness index (R2= 0.76 and RMSE= 1.02 coefficients) and B4 brittleness index (R2= 0.79 and RMSE= 0.95 respectively) with rocks drilling rate index. The statistical relationships are compared with study former between the brittleness indices and the drilling rate index of rocks. The Precision and accuracy of relationships are confirmed with relationships former. In addition, a model was presented with multiple regression analysis. It can use for the assessment of rock drillability.
Keywords: brittleness, Sievers’ J-miniature, drilling rate index, brittleness index, Glass tunnel -
شکنندگی و مدول چقرمگی سنگ ها از جمله خصوصیات ذاتی آن هاست که نقش تعیین کننده ای در عملیات حفاری سنگ ها دارند. در این پژوهش خواص مکانیکی سنگ های گرانیت، گرانودیوریت، دولومیت، هورنفلس و مرمر در محدوده پروژه تونل انتقال آب گلاس در حاشیه شهرستان نقده مطالعه شده است. با بهره گیری از سطح زیر منحنی تنش-کرنش و هم چنین خواص مقاومتی سنگ های مذکور، 13 شاخص شکنندگی و مدول چقرمگی محاسبه شده است. روابط آماری بین شاخص های شکنندگی با مدول چقرمگی نشان دهنده ارتباط قوی بین شاخص شکنندگی B3 (ضرایب تعیین 83/0 R2 = و 46/5 = RMSE) و شاخص شکنندگی B4 (ضرایب تعیین 83/0R2 = و 85/3 = RMSE) با مدول چقرمگی سنگ ها است. رابطه آماری بین مدول چقرمگی سنگ و انرژی ویژه برش نشان دهنده ارتباط قوی (85/0R2 =) بین این دو پارامتر می باشد. به طوری که با افزایش مدول چقرمگی، میزان انرژی ویژه برش سنگ افزایش می یابد. در این تحقیق با استفاده از مدول چقرمگی سنگ ها، مقدار انرژی ویژه برش آن ها تخمین زده شده است.کلید واژگان: شکنندگی, مدول چقرمگی, انرژی ویژه, تونل گلاسBrittleness and modulus of toughness are among the most important inherent properties of rock, which are determinative for rock excavation operations. In this study, mechanical properties of granite, granodiorite, dolomite, hornfels and marble were studied in the area of Glass water supply tunnel near the Naghadeh city (NW Iran). The stress-strain curve area and rocks strength properties were applied to calculate 13 brittleness indices and modulus of toughness. Statistic relationships between brittleness indices and toughness of modulus suggest strong correlation between B3 brittleness index (R2= 0.83 and RMSE= 5.46 coefficients) and B4 brittleness index (R2= 0.83 and RMSE= 3.85) respectively with modulus of toughness. The statistical relationship between modulus of toughness and specific energy indicates a strong correlation (R2= 0.85). The modulus of toughness and brittleness are useful parameters for estimating specific energy of rock cutting. Since the modulus of toughness increases with specific energy of rock cutting, it enabled us to estimate the specific energy of rock cutting.Keywords: brittleness, modulus of toughness, specific energy, Glass tunnel
-
برش پذیری سنگ همواره به عنوان یکی از پارامتر های تاثیرگذار در انتخاب و طراحی ابزار برش و پیش بینی عملکرد ماشین های حفار مکانیکی شناخته شده است. روش های میدانی، آزمایشگاهی و نظری ازجمله روش هایی هستند که در تعیین برش پذیری سنگ کاربرد دارند. در این تحقیق، مدل نظری برآورد نیروهای برش سنگ با دیسک های Vشکل با لحاظ کردن شعاع لبه تیغه اصلاح شد. به منظور اعتبارسنجی مدل پیشنهادی از داده های واقعی آزمون برش خطی بزرگ مقیاس سنگ ارایه شده در تحقیق بالجی و توماچ (2012) و آزمون t در سطح اطمینان 99% استفاده شد. نتایج نشان داد که مقادیر برآورد شده نیروهای برش با مقادیر واقعی همبستگی قوی دارد و با توجه به بزرگی مقدار P از 01/0=α هردو روش به طور متوسط مقادیر یکسانی را اندازه گیری می کنند. برای بررسی اثر شعاع لبه تیغه های دیسکی بر نیروهای برش، از مدل پیشنهادی استفاده شد. نتایج نشان داد که به ازای زاویه ثابت لبه، افزایش شعاع لبه سبب افزایش نسبت نیروهای برش تیغه های کند به تیز می شود. همچنین با افزایش عمق نفوذ، تاثیر شعاع لبه تیغه های دیسکی بر نیروهای برش کاهش یافت و نزدیک به نیروهای برش تیغه های تیز شد. از سوی دیگر افزایش زاویه لبه موجب افزایش غیرخطی نیروهای برش تیغه های دیسکی کند به ازای عمق نفوذ ثابت شد.
کلید واژگان: آزمون برش خطی سنگ, مدل نظری برش پذیری, دیسک Vشکل, شعاع لبه تیغهRock cuttability always has been recognized as one of the most effective parameters in selection and design of cutting tools and prediction performance of mechanical excavator machines. Field, experimental and theoretical methods have been applied into determination of rock cuttability. In this study, the theoretical model of rock cutting forces estimation presented for V-shape disc cutters was modified taking into account the influence of cutter edge radius. In order to validate the proposed model, full-scale rock cutting test data presented by Balci and Tumac (2012) and t-test with 99% interval confidence have been implemented. The results showed that there is a strong correlation between estimated rock cutting forces and real data, and since the p-value is more than α=0.01, both methods have the same values on average. To study the effect of edge radius of V-shape disc cutters, the proposed model was used. The results showed that for a constant edge angle, increasing edge radius increases cutting forces of blunt disc cutter more than those of sharp disc cutter. Also, with increase in penetration depth, the effect of edge radius on cutting forces diminishes in such a way that the cutting forces approach those of sharp disc cutter. In other hands, increasing edge angle caused a non-linear increase in blunt disc cutter cutting forces for a constant penetration depth.
Keywords: Linear rock cutting test, Theoretical cuttability model, V-Shape disc cutter, Edge radius -
از مهم ترین نتایج فرآیند برش خطی سنگ، برآورد دقیق و واقعی نیروهای برش وارد بر تیغه دیسکی است که می تواند مقدمه ای برای توسعه مدل هایی جهت پیش بینی عملکرد ماشین های حفر تمام مقطع تونل (TBM) باشد. در این مطالعه، مدلسازی عددی فرآیند برش سنگ با تیغه دیسکی با استفاده از کد تجاری المان محدود ABAQUS انجام شده است. برای راستی آزمایی مدل، از نتایج آزمایشگاهی آزمون برش خطی (LCM) محققان پیشین استفاده شده است. پس از حل مدل پیشنهادی، نیروهای وارد بر دیسک در سه راستا از مدل برش نتیجه شد و میانگین هر کدام با استفاده از کدی که در محیط نرم افزار MATLAB توسعه داده شد، محاسبه شده است. مقایسه نتایج آزمایشگاهی و مدلسازی عددی خطای 1/11 درصد برای میانگین نیروی نرمال، 6/5 درصد برای میانگین نیروی غلتشی، و 10 درصد برای میانگین نیروی جانبی را نشان می دهد. با مقایسه نتایج حاصل از مدلسازی عددی و آزمایش برش خطی، می توان نتیجه گرفت که مطابقت بسیار خوبی میان آنها برقرار است.کلید واژگان: حفر مکانیکی, ماشین حفر تونل, نرم افزار ABAQUS, آزمون برش خطیJournal of Aalytical and Numerical Methods in Mining Engineering, Volume:9 Issue: 20, 2019, PP 53 -66Summary
One of the most important results of the linear rock cutting process is the accurate estimation of the cutting forces applied to the disc cutter which can be a prelude to the development of models for predicting the performance of all tunnel boring machines (TBM). In this study, numerical modeling of rock cutting process by a disc cutter using finite element code ABAQUS has been implemented. For model validation, the results of the linear cutting machine tests (LCM) by Previous researchers have been applied. After solving the proposed model, the forces on the disc were calculated in three directions of the rock cutting model and the mean of each force was calculated by a code that was developed in MATLAB software. Comparison of laboratory results and numerical modeling shows 11.1% error for the mean normal force, 5.6% error for the average rolling force, and 10% error for the average lateral force. By comparing the results of numerical modeling and linear cutting experiments, we can conclude that there is a good agreement between them.
IntroductionIn this study, a numerical model of linear rock cutting process based on finite element method (commercial code ABAQUS) was used. To validate the proposed model, Rostami's (1997) linear rock cutting test on the Indiana limestone sample was used. Due to the unavailability of this rock sample, data from other texts were used to obtain input parameters to the model. A model assembly with a single disc cutter similar to laboratory test was simulated. By solving the proposed model, the forces applied to the cutter were calculated.
Methodology and Approaches
In order to model linear rock cutting procedures, Commercial finite element code ABAQUS/CAE was employed and for validating that, laboratory linear rock cutting test by Rostami (1997) was considered. Rock and disc cutter models was built in ABAQUS GUI module and to simulate rock behavior of rock model, a linear strength criterion was implemented in the model. Boundary Condition for disc cutter was similar to TBM’s working status with linear velocity of 2 meter per seconds and angular velocity of 9.3 radians per seconds.
Results andConclusionsModeling shear forces showed a similar trend to the experimental results. On the other hand, the comparison of the cutting forces of the experimental test with the numerical model results showed 11.1, 5.6 and 10% differences for the normal, rolling and lateral forces, respectively. This discrepancy seems to be due to the complexity and nonlinearity of the rock-cutting problem and the impossibility of considering all the parameters governing to rock-cutting process with a natural disc cutter. However, further analysis is being done by modeling on other rock samples to confirm the results.Keywords: Mechanical Excavation, Tunnel Boring Machine, ABAQUS Software, Linear Cutting Test -
این تحقیق برای پیشبینی میزان گازخیزی لایه زغال و ارزیابی ریسک سوانح ناشی از آن در معدن مکانیزه زغالسنگ طبس به کمک تخمینگر زمینآماری کریجینگ شاخص چندگانه و بر اساس دادههای برداشت شده در خصوص گازخیزی لایه زغال C1 از 48 حلقه گمانه انجام شد. نتایج حاصل از نقشه پیشبینی گازخیزی نشان داد که تقریبا 12 درصد از کل مساحت محدوده مورد مطالعه، گازخیزی کمتر از (m3/t) 5 (ریسک کم) ، 11 درصد از آن گازخیزی (m3/t) 10-5 (ریسک متوسط) و 15 درصد از آن دارای گازخیزی (m3/t) 15-10 (ریسک بالا) دارد. در حالی که حدود 62 درصد از کل مساحت مورد مطالعه، گازخیزی بالای (m3/t) 15 دارد که دارای ریسک گازخیزی بسیار بالایی است، بنابراین بر اساس تجارب حاصل از پانلهای استخراج شده، در مناطق با ریسک گازخیزی پایین تا متوسط میتوان با مدیریت استخراج و اصلاح سیستم تهویه عملیات استخراج را ادامه داد، اما در مناطق با ریسک گازخیزی بالا و خیلی بالا مدیران معدن مجبور به پیادهسازی سیستم متان زدایی اند.
کلید واژگان: گازخیزی, زمینآمار, کریجینگ شاخص چندگانه, معدن مکانیزه زغالسنگ طبسThis study uses multiple indicator kriging estimator based on assayed data acquired from 48 exploration boreholes in Tabas coal mine in order to predict gas content of coal seams. Results of the estimated block models showed that approximately 12% of the total area has the gas content of less than 5 (m3/ton) (Low risk), 11% has 5-10 (m3/ton) (Medium Risk) and 15% has 10- 15 (m3/ton) (High Risk), while about 62% of total area has the gas content of more than 15(m3/ton) which is of a high risk. Therefore, according to the experiences from mined panels, in the zones with lower to median gasification risk, it is possible to keep the mining operation running with management and optimization of the ventilation system. However, in the zones with higher gasification rate, demethanization process is mandatory.
Keywords: Gas content, geostatistics, Multiple indicator Kriging, Mechanized Tabas coal mine -
فصلنامه مهندسی معدن، پیاپی 40 (پاییز 1397)، صص 108 -117طراحی و انتخاب ماشین مناسب و پیش بینی عملکرد آن به منظور برنامه ریزی و تخمین هزینه های پروژه در استخراج مکانیکی و حفر مکانیزه تونل ها ضروری است. ارزیابی برش پذیری سنگ در روش های حفر مکانیزه شامل بررسی رفتار سنگ و اندرکنش آن با تیغه است و انجام آزمون های برش در مقیاس آزمایشگاهی، مطمئن ترین راه برای ارزیابی دقیق رفتار سنگ و تیغه در شرایط نزدیک به محیط واقعی است. در این مطالعه، از آزمون برش خطی کوچک مقیاس برای ارزیابی برش پذیری سنگ و ارتباط آن با پارامترهای مکانیکی سنگ استفاده شده است. بدین منظور، نمونه هایی از ماسه سنگ قرمز بالایی قم انتخاب شده و همزمان آزمون های استاندارد برای شناسایی نوع سنگ و تعیین خواص فیزیکی و مکانیکی آن انجام شده است. نتایج آزمون های برش خطی کوچک مقیاس نشان می دهد نیرو و انرژی ویژه برش به ترتیب یک رابطه خطی مستقیم و یک رابطه غیرخطی با عمق برش دارد. همچنین، سرعت برش رابطه ی معنی داری با نیرو و انرژی ویژه ندارد. علاوه بر این، نیروهای حاصل از آزمون برش خطی با نتایج مدل ایوانس (Evans) مقایسه شد. مقایسه نتایج، تطابق خوب روش آزمایشگاهی با مدل نظری را نشان داد. با وجود این، آزمون های بیشتری به منظور دریافت نتایج دقیق تر و ارائه یک مدل جدید برش پذیری سنگ در حال انجام است.کلید واژگان: آزمون برش سنگ, نیروهای برش, انرژی ویژه برشDesign and selection of a proper machine and its performance prediction is a very delicate and important part for planning and estimation of project costs in mining and mechanized tunneling. Assessment of rock cuttability in mechanized excavation includes the study of rock behavior and rock-tool interaction. Accordingly, laboratory rock cutting test is the most reliable method to precisely evaluate the behavior of rock and tool in a close condition to real field situation. In this study, the small scale linear cutting machine was used for assessing the rock cuttability and its relationship with rock mechanical parameters. To do this, test specimens were selected from Qom Upper Red Sandstones. At the same time, standard tests were carried out for detailed rock characterization and determination of its physical and mechanical properties. Upon performing the tests, the cutting force and specific energy respectively showed linear and nonlinear relationship with the cutting depth. Also, the cutting speed didn't show a meaningful relation with cutting force and specific energy. The results obtained from rock cutting tests were compared with those from Evans rock cuttability model. Although the experiment is in good agreement with theory, more tests are underway to achieve more accurate results and develop a new model for determination of rock cuttability.Keywords: Rock cutting test, Cutting force, Specific energy
-
برنامه ریزی تولید بلندمدت تاثیر بسزایی در ارزیابی اقتصادی پروژه های معدنی دارد. در برنامهریزی تولید استفاده از یک مدل بلوکی عیاری با دقت بالا اهمیت ویژه ای دارد. برای ایجاد مدل بلوکی عیاری انتخاب یک روش تخمین مناسب گامی مهم تلقی می شود. معمولا برای تخمین عیار در کانسارهای چند عنصره از روش کوکریجینگ (CoKriging) استفاده میشود اما این روش به دلیل وجود اثر هموارسازی، معمولا با خطا همراه است. برای حل این مساله می توان از روش سنتی شبیه سازی توام متوالی گوسی (SGCOSIM) استفاده نکرد. اما این روش نیز به دلایلی مانند استفاده از انواع مدل های واریوگرام، پیچیدگی محاسبات، زمان بر بودن و دشواری اعتبارسنجی، جذابیت کمتری دارد. برای حل این مساله، میتوان با استفاده از روشهایی مانند تبدیل شرطی متوالی (SCT) و یا تحلیل مولفه های اصلی (PCA)، همبستگی بین عناصر را حذف کرد. ایراد اساسی در روش های فوق عدم امکان حذف همبستگی در همه گامها است. برای این منظور در ابتدا می توان از روش فاکتورهای خودهمبستگی کمینه/بیشینه (MAF) همبستگی را حذف و در مرحله بعد، عناصر مستقل را با روش شبیهسازی متوالی گوسی (SGS)، شبیه سازی کرد. در این پژوهش، کانسار سرب و روی گوشفیل به عنوان مطالعه موردی در نظر گرفته شده است. به منظور تخمین عیار از روش کوکریجینگ و برای حذف همبستگی روش MAF مورد استفاده قرار گرفت و پس از آن برای شبیه سازی، روش SGS به کار گرفته شد. در نهایت، مقایسه نتایج برنامه ریزی تولید بلندمدت، برای مدلهای عیاری حاصل از روش های تخمین و شبیهسازی انجام گرفت که بر اساس آن NPV حاصل از روش کوکریجینگ، 22 درصد کمتر از NPV کمینه به دست آمده از مدلهای شبیهسازی شده است.کلید واژگان: برنامه ریزی تولید بلندمدت, کوکریجینگ, فاکتورهای خودهمبستگی کمینه- بیشینه, شبیه سازی متوالی گوسی, عدم قطعیت عیار
-
تخمین عیار در ذخایر دو متغیره با استفاده از روش ترکیبی کریجینگ و فاکتورهای خودهمبستگی مینیمم_ماکزیممتخمین عیار در ذخایر چند متغیره بسیار مهم است. انتخاب روش مناسب در این ذخایر می تواند در دقت تخمین عیار نقش اساسی داشته باشد. به طور معمول روش کوکریجینگ (Co-Kriging) برای تخمین عیار ذخایر چند متغیره استفاده می شود اما این روش در بازتولید میانگین و همبستگی بین داده های واقعی دقت کافی ندارد. در سال های اخیر، برای حل این مسئله روش ترکیبی کریجینگ و فاکتورهای خودهمبستگی مینیمم/ماکزیمم (KMAF)، به طور موفقیت آمیزی به کار گرفته شده است. در این روش با استفاده از واریوگرام های مستقل و متقابل و حذف واریوگرافی متقابل، واریوگرام های مستقل جدید برای تخمین عیارها تولید می شوند. در ادامه فاکتورهای خودهمبسته ی تخمین زده شده به حالت اولیه تبدیل می شوند. به کارگیری این روش منجر به افزایش دقت تخمین می شود. در این مقاله، که در آن کانسار سرب و روی گوشفیل اصفهان به عنوان مطالعه موردی در نظر گرفته شده، روش Co-Kriging و KMAF برای تخمین عیار استفاده شده است. بر اساس نتایج، دقت تخمین در روش KMAF بیشتر از روش Co-Kriging است. همچنین عیار معادل متوسط برای روش های KMAF و Co-Kriging به ترتیب 220/7 و 136/7 درصد به دست می آید.کلید واژگان: تخمین عیار, ذخایر چند متغیره, کوکریجینگ, فاکتورهای خودهمبستگی مینیمم, ماکزیمم
-
برآورد نیروهای برش وارد بر یک تیغه دیسکی منفرد در فرآیند برش سنگ برای طراحی و پیش بینی عملکرد ماشین های حفر تونل (TBM) مورد استفاده قرار می گیرد. از طرفی، نیروهای برش نتیجه فشار در ناحیه تماس بین برش دهنده دیسکی و سطح سنگ است. در این مطالعه، مدل سازی عددی فرآیند برش خطی سنگ به وسیله برش دهنده دیسکی با استفاده از کد تجاری المان محدود ABAQUS مطرح شده است و برای راستی آزمایی مدل، فشار ناحیه تماس دیسک و سنگ در مقایسه با رابطه نیمه نظری رستمی(1997) مورد بررسی قرار گرفته است و با حصول درصد خطای کمتر از 14 درصد، مطابقت بسیار خوبی بین مدل و رابطه نیمه نظریی در ناحیه توزیع فشار زیر دیسک حاصل شده است. از دیگر نتایج شبیه سازی عددی انجام شده، تاثیر پارامترهای هندسی دیسک بر توزیع فشار در ناحیه تماس دیسک و سنگ در فرآیند برش خطی سنگ است.کلید واژگان: برش خطی سنگ, برش دهنده دیسکی, توزیع فشار ناحیه تماس, ماشین حفر تونل, مدل سازی عددیEstimation of cutting forces acting on a disc cutter while cutting rock has been used for cutter head design and performance prediction of tunnel boring machines (TBMs). On the other hand, cutting forces is resulted from pressure in contact zone between disc cutter and rock. In this study, numerical modeling of rock cutting procedure with disc cutter by applying commercial finite element code ABAQUS is performed and in order to validate this model, contact zone pressure between disc and rock was compared by Rostami(1997) s semi-empirical model. Modeling Shows 14 error percentage that confirms good relation between two models. The other result of this modeling is study the effective geometrical parameters of disc in pressure distribution of contact zone area in linear rock cutting procedure.
Summary
In this Study, linear rock cutting procedure of a single disc cutter was modeled by Commercial finite element code ABAQUS/CAE. Numerical models of rock and disc with perfect match by laboratory testing of linear rock cutting test by Rostami(1997) was built and finally validated. Pressure distribution of cutting zone with considering of non-loading zones was studied and was compared with semi-empirical model of Rostami(1997). With lower than 14% of error percentage comparing laboratory result, This models shows a perfect match. Also, geometrical parameters of disc cutter was studied to find the effects on pressure distribution zone of contact area. With a longitude and a latitude cross sections of rock model in cutting path, it was concluded that with increasing edge and angle of disc tip, micro cracks was formed in rock. Although the disc diameter causes increasing weight of disc, resulted pressure distribution has less changes.
Introduction Rock cutting procedures is an indentation of a cutter into rock that formed a pressure bubble immediate beneath cutter in rock and finally a soft powder is formed around the cutter. This bubble develop a crack pattern to rock material. In 1993, Rostami & Ozedmir believe that this bubble has a hydrostatic pressure forms that has linear behavior but in 1997 by calibration of disc and do more rock cutting tests, found out the other form of pressure bubble and non-loading zones exist in rear and forward of disc cutter in cutting procedure.
Methodology and Approaches In order to modeling linear rock cutting procedures, Commercial finite element code ABAQUS/CAE was employed and for validating that, laboratory linear rock cutting test by Rostami (1997) was considered. Rock and disc cutter models was built in ABAQUS GUI module and to simulate rock behavior of rock model, Strength criterion with linear equation of state was implemented to material model. Boundary Condition for disc cutter was similar to TBMs working status with linear velocity of 2 meter per seconds and angular velocity of 9.3 radians per seconds.
Results and Conclusions The results from Numerical modeling of rock cutting that validated by laboratory test of Rostami (1997) shows prefect match with semi-empirical model. Even though this model can be employed in other applications of TBM designs, more study is needed to find out deeper issues of rock cutting procedures.Keywords: Linear Rock Cutting, Disc cutter, Pressure Distribution of contact zone, Tunnel Boring Machine, Numerical Modeling -
ریزش سقف معادن زیرزمینی یکی از مشکلاتی است که معدن کاران اغلب با آن روبرو می شوند. مواردی مثل شکستگی ها و گسل ها باعث کاهش مقاومت طبقات بالایی لایه زغال سنگ می شود. به همین دلیل، آگاهی از وضعیت سقف در معادن زغال سنگ قبل از استخراج آن بسیار مهم است. این تحقیق به منظور پیش بینی وضعیت سقف کارگاه در معدن مکانیزه زغال سنگ طبس و به کمک تخمین گر زمین آماری انجام شد. در این راستا، ابتدا اطلاعات آماری موجود در رابطه با وضعیت لایه های بالای سقف (شامل 33 گمانه)، جمع آوری و بانک اطلاعاتی تهیه شد. پس از بررسی نرمال بودن داده ها، وجود یا عدم وجود روند و همسانگردی، از میان روش های زمین آماری، روش کریجینگ معمولی به عنوان بهترین روش تخمین انتخاب شد. با ارزیابی چهار معیار خطای تخمین، بهترین مدل واریوگرام از میان مدل های کروی، توانی و گوسین انتخاب شد. بررسی ها نشان داد که واریوگرام مدل کروی به عنوان بهترین مدل برازش شده به ساختار فضایی داده ها می باشد. اعتبارسنجی متقابل، دقت بالای پیش بینی با درونیابی زمین آماری را نشان داد. برای رده بندی سقف از طبقه بندی ارائه شده توسط مارک و مولیندا استفاده شد. سپس نقشه رده بندی سقف معدن مورد مطالعه در محیط نرم افزار ArcGIS ترسیم شد. نتایج نقشه پیش بینی وضعیت سقف نشان داد که به طور تقریبی 22% از کل مساحت سقف محدوده مورد مطالعه، در رده سقف های ضعیف و 78% در رده سقف های متوسط قرار دارد. به منظور اعتبارسنجی نتایج، تجربیات پانل های استخراج شده E1 و E2 و مشاهدات میدانی با نقشه نهایی پیش بینی وضعیت سقف معدن مقایسه شد، به طوری که داده های واقعی ثبت شده از تاخیرهای مربوط به شرایط زمین، نقشه نهایی به دست آمده برای وضعیت سقف کارگاه استخراج را تایید می کند.کلید واژگان: رده بندی سقف معدن زغال (CMRR), سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS), تخمین گر زمین آماری, معدن مکانیزه زغال سنگ طبسUnderground mine roof collapse is one of the most critical problems encountered by miners. Faults and fractures decrease the strength of overlying strata. As a result, knowledge of the roof geology and quality within coal mining before coal extraction is necessary. In this study, geostatistical estimator was used to predict the roof condition in Tabas coal mine. First, core data from 33 exploration boreholes was gathered. Ordinary Kriging method was chosen as the best estimation method based on the quality of data and the absence of isotropy. Also, the best variogram model was selected among exponential, spherical and Gaussian ones considering the evaluation criteria including MPE, RMSSPE, ASE and RMSPE. Cross validation showed the high accuracy level of the geostatistical estimator. The roof classification map of Tabas coal mine was built using ArcGIS. Based on the obtained results, approximately 22% of total area is under a weak roof, and 78% covered with an intermediate roof. For validity check, the geological experiences obtained during the extraction of panels E1 and E2 and real data were compared with the final ArcGIS map of mine roof classification. The real data regarding the mining operation and downtime for the mined out panels verified the mine roof classification was obtained by geostatistical analyst and ArcGIS model in this study.Keywords: Coal Mine Roof Rating (CMRR), Geographical Information System (GIS), Geostatistical estimator, Tabas mechanized coal
-
مدل های تخمین هزینه از جمله ابزارهای مهم در به روزرسانی اطلاعات اقتصادی، انجام مطالعات امکان سنجی، بودجه بندی و تامین منابع مالی پروژه های ساخت است. در این تحقیق مدلی جهت برآورد مقدماتی هزینه عملیات ساخت تونل های کوتاه راه به روش حفر چالزنی- انفجار با استفاده از تحلیل رگرسیون تک و چند متغیره به عنوان یکی از پرکاربردترین روش های پارامتریک، ارائه شده است. بدین منظور از داده های 12 مقطع از تونل های راه ساخته شده در شمال غرب کشور استفاده شده است. مدل سازی تک متغیره با متغیر توضیحی RMR نشان داد که از میان توابع مختلف، تابع نمایی با حداقل نرخ خطای مطلق 13% بهتر از سایر توابع است. مدل سازی چند متغیره با در نظر گرفتن شاخص رده بندی توده سنگ RMR و ارتفاع روباره به عنوان متغیر های مستقل، نیز نشان داد که تنها مدل رگرسیونی خطی معنا دار بوده و با حد اقل نرخ خطای مطلق تقریبی11% از اعتبار مناسبی برخوردار است.
کلید واژگان: تونل های کوتاه راه, برآورد هزینه, رگرسیون, RMRCost estimation is one of the most critical tasks in prefeasibility studies and planning of tunnel construction projects. This paper presented a cost estimation model for excavation and support of short tunnels using uni-variate (UVR) and multi-variate regression (MVR) techniques. Hence، a database consisting of two explanatory variables including RMR and tunnel depth along with tunnel support and excavation costs was compiled from 12 tunnel sections in the North-West of Iran. The statistical significance and validity of the obtained models was checked by using some statistical tests، which proved that this model provides the possibility of a fast and adequate cost estimation of the excavation as well as support cost of tunnels at the phase of pre-feasibility study in tunnel projects.Keywords: Short road tunnels, Cost estimation, Regression analysis, Rock Mass Rating (RMR) -
مدلسازی تاثیر طول کارگاه استخراج جبهه کار طولانی بر توزیع تنش ها (مطالعه موردی: معدن زغالسنگ شماره 1 پروده طبس)در روش جبهه کار طولانی با پیشروی سینه کار، طبقات سقف در قسمت عقب سینه کار تخریب می شود و به دنبال آن بارهای زیادی در اطراف پهنه های استخراجی و منطقه تخریب توزیع می شود. تعیین مقدار و نحوه توزیع تنش های اطراف پهنه استخراجی و عوامل تاثیرگذار بر آن از اهمیت بسزایی برخوردار است. طول کارگاه استخراج یکی از عوامل تاثیرگذار بر نحوه توزیع این تنش هاست. برای بررسی تاثیر طول کارگاه استخراج بر توزیع و مقدار تنش های وارده بر پهنه استخراجی می توان از روش های تجربی و عددی استفاده نمود. در این مطالعه، از مدلسازی عددی سه بعدی برای بررسی تاثیر طول کارگاه استخراج بر توزیع تنش ها در معدن زغال سنگ شماره 1 پروده طبس استفاده شده است. یک تحلیل حساسیت از تاثیر شش مقدار مختلف از طول کارگاه بر شدت تنش های تکیه گاهی انجام شده است. نتایج نشان می دهد که طول کارگاه تاثیر غیرخطی بر توزیع تنش تکیه گاهی جلویی در کارگاه استخراج دارد به نحوی که با افزایش 30 درصدی طول کارگاه از 190 به 245 متر، تنش در سقف به میزان 10% (از 55/5 به 6 مگاپاسکال) افزایش می یابد. برای طول های بیشتر از 245 متر تا 300 متر با افزایش 20 درصدی طول کارگاه، تنش در سقف به میزان 27 درصد (از 6 به 4/4 مگاپاسکال) کاهش می یابد. همچنین با تغییر طول کارگاه از 190 تا 300 متر، فاصله موقعیت حداکثر تنش از 5 به 15 متری سینه کار افزایش می یابد.
کلید واژگان: جبهه کار طولانی, طول کارگاه استخراج, توزیع تنش, معدن زغالسنگ شماره 1 پروده طبسModeling the effect of stope length of longwall miningon stress distribution (Case study: Tabas Coal Mine, Parvadeh No. 1)In longwall mining, the roof strata behind the stope is caved with face advancing. This is followed by a high load distribution around the panel and gob. Determination of the stress concentration, its distribution around the panel and the influencing parameters such as the stope length are of critical important to design of longwall mining. Both numerical and empirical methods can be used to investigate the effect of stope length on distribution and concentration of stress induced at the panel. In this paper, numerical modeling and analysis of a longwall panel were carried out by using a 3D numerical model for investigating the effect of stope length on stress distribution in Tabas coal mine, Parvadeh No. 1. A sensitivity analysis of the impact of six different values of stope length on abutement stress showed a nonlinear relation between the stope length and front abutment stress. The analyses results revealed that with a 30 percent increase in the stope length from 190 to 245 m, front abutment stress increases only to 10 percent (i.e. 5.55 to 6 MPa).With stopes longer than 245 meters up to 300 meters, an increase of 20 percent in stope length resulted in a 27 percent decrease of roof stress (i.e. 6 to 4.4 MPa). Also, results obtained from modeling studies revealed that the location of maximum front abutment stress increases from 5 to 15 meters in front of the face with change in stope length from 190 to 300 meters.Keywords: Longwall mining, Length of stope, Distribution of stress, Tabas Coal Mine
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.