مباني حفاري مكانيكي و كاربرد آن در حفر تونل

حفاري مكانيكي درزمينه هاي مختلف مهندسي معدن و عمران با يك آهنگ صعودي توسعه يافته است از تلاشهاي كوچك درساخت ابزار حفاري در اواخر قرن نوزدهم تا ماشينهاي حفر تونل پيچيده امروزي پيشرفته حفاري مكانيكي يك حركت پيوسته گام به گام بوده است ماشينهايتونلسازي در سنگها و شرايط زمينشناسي كه تنها تا يك دهه گذشته عبور از آن غيرممكن بنظر مي رسيد با موفقيت عمليات حفاري را انجام ميدهد و صنعت حفاري مكانيكي گامهاي پيشرفت خود را در سالهاي اينده نيز ادامه ميدهد اين مقاله به بحث در مورد اصول حفاري مكانيكي مكانيزم برش سنگ و كاربرد ماشين هاي حفار مكانيكي مي پردازد، همچنين پيشرفتهاي اخير در زمينه حفاري مكانيزه و روند رو به رشد آن در آينده بررسي شده است.

كلمات كليدي:

حفاري مكانيكي، ماشينهاي حفر تونل، ابزار برش سنگ

نهمين همايش ملي تونل-1390

نويسنده:

تأثير نيروهاي ناشي از نشت آب زيرزميني بر جابجايي هاي شعاعي اطراف تونل‌ها (مطالعه موردي : تونل انتقال آب كرمان)

يكي از مسائل مهم در پايداري فضاهاي زيرزميني عامل آب زيرزميني مي باشد . به طوريكه وقتي يك تونل در زير سطح آب زيرزميني حفر مي شود، بر اثر نشت آب به داخل تونل، نيروهاي نشتي بر مقاطع عرضي تونل فعال مي شوند . اين نيروها بر روي تنش هاي اطراف فضا تأثير گذاشته ومنجر به تغيير در ميدان جابجايي هاي اطراف تونل مي شوند . بر اين اساس اين نيروها از جمله عوامل موثر در پايداري تونل مي باشند و درك عميق از نقش آب هاي زيرزميني، از ملزومات اساسي در طراحي منطقي فضاهاي زيرزميني مي باشد . تونل انتقال آب كرمان، با ارتفاع روباره متغير بين 15 تا 1160 متر در استان كرمان واقع شده است كه در راستاي حفاري آن، تغييرات زيادي در مورفولوژي و ساختار زمين شناسي ديده مي شود . همچنين اكثر مقاطع اين تونل در زير سطح آب زيرزميني قرار گرفته اند . به اين لحاظ در مقاله حاضر، تأثير نيروهاي ناشي از نشت آب زيرزميني بر رويجابجايي هاي شعاعي اطراف تونل مذكور، در حالات مختلف بررسي شد . نتايج نشان مي دهند كه تحت تأثير وجود آب زيرزميني، دامنه گسترش جابجايي هاي شعاعي در جبهه كار و جلوي جبهه كار اطراف تونل، نسبت به حالت خشك افزايش مي يابد كه باعث كاهش ميزان پايداري تونل مي شود .

كلمات كليدي:

تونل انتقال آب كرمان؛ نيروي ناشي از نشت آب؛ جابجايي شعاعي نرمال شده

سومين كنفرانس مكانيك سنگ ايران-1386

نويسند‌گان:

رضا رحمان نژاد  - استاديار بخش مهندسي معدن دانشگاه شهيد باهنر كرمان

نقش تعيين نسبت وزني Cp/Cc در برنامه ريزي توليد سنگ معدن مس سرچشمه

يكي از عوامل مهم و حائز اهميت در پايين بودن بازيابي مس كارخانه تغليظ، مشخص نبودن خصوصيات مينرالوژيكي خاك ارسالي از معدن، براي دست اندركاران كارخانه تغليظ مي باشد. اطلاع از چگونگي خاك ارسالي، خصوصا از نظر مينرالوژيكي ، مي تواند كمك موثري به بالا بردن بازيابي و كاهش ميزان مس در باطله نمايد. بازيافت مس دركنسانتره رابطه مستقيمي با درصد كالكوسيت (Cc) خاك ارسالي به كارخانه دارد. در صورتي كه اين مقدار بالاتر از 50 درصد باشد، بازيافت مس دركنسانتره افزايش قابل ملاحظه اي مي يابد و افزايش درصد كالكوپيريت ، مقدار بازيافت كنسانتره را كاهش مي دهد. در اين مقاله به معرفي تعيين نسبت وزني كالكوپيريت به كالكوسيت بعنوان معياري قابل كنترل پرداخته شده است. بدين منظور از نقاط پراكنده معدن نمونه هايي با توجه به جنس سنگ هاي مختلف انتخاب شد. كانيهاي سولفوري مورد شمارش ميكروسكوپي قرار گرفتند و بدين ترتيب نسبت وزني كاني هاي زون هايپوژن به سوپرژن تعيين گرديد. اين نسبتها طي سي روز با نتايج بدست آمده از شمارش ميكروسكوپي مقايسه گرديد، در اين مقايسه داده ها با سطح اعتماد 95 درصد، بر هم انطباق داشتند. با تهيه نقشه هاي نسبت وزني Cp/Cc در هر پله استخراجي مي توان در طرح هاي كوتاه مدت و دراز مدت استخراج، شرايط مطلوبي را در بازيافت كنسانتره مس در كارخانه فراوري مواد فراهم آورد .

كلمات كليدي:

نويسند‌گان:

طراحي بهينه محدوده نهايي و برنامه ريزي توليد معدن سنگ آهن گل گهر با استفاده از نرم افزار Whittle 4D

طراحي محدوده نهايي معدن يكي از مهمترين مراحل طراحي م يباشد كه در مراحل اوليه انجام و در طول عمر معدن با توجه به افزايش اطلاعات در مورد توده ماده معدني و تغييرات پارامترهاي اقتصادي بايستي بارها بازنگري و اصلاح شود . اين ام ر از نظر نتايج اقتصادي معدن بيشترين اهميت را دارد. طراحي اوليه معدن شماره 1 گل گهر توسط شركت گرانگز سوئد انجام شده است و تاكنون مبنا ي طرحهاي بلند مدت بوده است . اين طرح بر مبناي اطلاعات اكتشافي اوليه و پارامترهاي اقتصادي م ؤثر مبتني بر معادن مشابه ارائه شده بود . در حال حاضر اطلاعات اكتشافي تكميلتر شده اند و امكان محاسبه پارامترهاي اقتصادي براحتي ميسر م يباشد. بنابراين با استفاده از نرم ا فزار whittle و مدل بلوكي فعلي تهيه شده در نرم افزار gemcom كه در برگ يرنده اطلاعات زمين شناسي و عياري ب ه روز شده و پارامترهاي اقتصادي فعلي م يباشد، طراحي محدوده نهايي معدن مجدداً انجام شد . سر انجام به كمك نرم افزار whittle برنامه ريزي استخراج متناسب با بعضي محدوديتهاي توليد بدست آمد . محدوده نهايي حاصل از اين مطالعات نشان م يدهد كه در حدود 175 ميليون تن از ذخيره معدن باقي است در صورتيكه در طراحي اوليه اين مقدار برابر 138 ميليون تن م يباشد يعني حدود 37 ميليون تن سنگ آهن بيشتر م يتوان استخراج كرد . در صورت يكه ان تخاب كاواك نهايي بر اساس ماكزيمم NPV باشد، كاواكي با تناژ 173 ميليون تن كاواك نهايي خواهد بود.

كلمات كليدي:

طراحي معدن ، گل گهر ، whittle ، برنامه ريزي استخراج ، بهينه سازي كاواك

نويسند‌گان:

تعيين محدوده نهايي و برنامه ريزي توليد بهينه معدن سنگ آهن 2 گل گهر

كانسار 2 گل گهر در كمربند دگرگوني سنندج- سيرجان در جنوب شرق ايران واقع شده است. ذخيره زمين شناسي اين معدن بوسيله نرم افزار Datamine بالغ بر 49/5 ميليون تن تخمين زده شده است. با توجه به تغييرات قيمت آهن در بازارهاي جهاني و فعاليت هاي اكتشافي جديد، لازم است كه طراحي محدوده نهايي و برنامه ريزي توليد مجددا انجام گيرد. در اين راستا ابتدا مدل بلوكي كانسار توسط نرم افزار Datamine ساخته شد و سپس جهت تعيين محدوده نهايي و برنامه ريزي توليد بهينه از نرم افزار Npv scheduler استفاده گرديد. با توجه بهه يكسان بودن شرايط كاني سازي و زمين شناسي، هزينه هاي سرمايه اي، هزينه هاي عملياتي و ديگر پارامترهاي اقتصادي معدن 1 گل گهر پس از تطبيق براي كانسار 2 گل گهر مورد استفاده قرار گرفت. بعد از تعيين محدوده نهايي بهينه، برنامه ريزي توليد با تعريف پوش بك هاي مختلف انجام و در پايان برنامه توليد بهينه انتخاب گرديد.

كلمات كليدي:

نويسند‌گان:

تعيين محدوده نهايي و برنامه ريزي توليد آنومالي شماره چهار معدن سنگ آهن گل گهر

آنومالي شماره چهار گل گهر با ذخيره زمين شناسي 87/8 ميليون تن سنگ آهن داراي ويژگي گسترش عمقي و امكان استخراج به روش روباز و زيرزميني مي باشد. اين تحقيق با هدف تعيين محدوده نهايي و برنامه ريزي توليد اين آنومالي و به نحوي صورت گرفته است كه ارزش خالص فعلي پروژه NPV بيشينه شود و در طول عمر پروژه مقدار استخراج كانسنگ و باطله در هر سال مقدار ثابتي باشد. به منظور مدل سازي هندسي و تعيين مدل بلوكي كانسار و تخمين ذخيره از نرم افزار ديتاماين نسخه 2/1 استفاده شده است. با تعيين بزرگ ترين كاواك دربرگيرنده كل ذخيره توسط همين نرم افزار و مشخص شدن نسبت باطله برداري و ذخيره قابل استخراج، ماشين آلات توليدي و غيرتوليدي، با استفاده از نرم افزار EQSS تعيين و هزينه هاي سرمايه اي، عملياتي و عمومي و اداري برآورد شدند. با توجه به رابطه تعاملي بين پارامتر هاي مختلف و به منظور محاسبه دقيق ماشين آلات توليدي، تخمين ميزان روباره برداري و اصلاح هزينه ها، برنامه ريزي اوليه بر روي اين كانسار با استفاده از نرم افزار Whittle-4x انجام شد. پس از اصلاح هزينه ها، برنامه ريزي مرحله دوم اين كانسار انجام و كاواك هاي لانه اي تشكيل شد. نتايج برنامه ريزي توليد بر روي كاواك هاي لانه اي نشان مي دهد كه منطقي ترين حالت، استفاده از روش ميلاواي تعادلي است كه در آن NPV پروژه 638520/844 هزار دلار با نرخ بازگشت داخلي 22/55 درصد، قبل از پياده كردن رمپ مي باشد. آناليز حساسيت نشان مي دهد كه قيمت كنسانتره حساس ترين پارامتر است و در قيمت هاي پايين تر از 65 دلار NPV پروژه صفر ميشود.

كلمات كليدي:

نويسند‌گان:

تعيين محدوده نهايي پيت و برنامه ريزي توليد بلند مدت در معدن مس ميدوك

اندازه و شكل محدوده نهايي در معادن روباز براي تعيين محلهاي دپوي باطله، كانسنگ و كارخانه فرآوري از اهميت زيادي برخوردار است. همچنين برنامهريزي توليد بلند مدت از مسائل مهم طراحي در معادن است. هدف از اين مقاله تعيين محدوده پيت بهينه استخراج به همراه برنامه ريزي توليد بلند مدت در معدن مس ميدوك مي باشد. پس از آماده سازي مدل بلوكي اكتشافي و تعيين پارامتر هاي اقتصادي و طراحي معدن، عمليات بهينه سازي پيت و برنامه ريزي توليد با اعمال محدوديتهاي معدن و فرآوري در نرم افزار NPV Scheduler4.20 انجام شد. پيت نهايي و پوشبكهاي استخراجي در نرم افزار Datamine3.22 جهت برنامه ريزي توليد آماده سازي شد. ميزان گسترش معدن، از وضعيت فعلي معدن در اطراف و عمق به ترتيب 120 و 495 متر بدست آمده است. مقدار ذخيره سولفور كم عيار و پرعيار، نسبت باطلهبرداري و ارزش خالص فعلي در پيت بهينه استخراج به ترتيب 250 ميليون تن 2/62 و 873 ميليون دلار بدست آمده است. برنامه ريزي هاي توليد بلند مدت و ميان مدت معدن با استفاده از پوش بك هاي استخراجي و ميزاناستخراج 7 ميليون تن سولفور مورد نياز كارخانه تغليظ در هر سال بدون هيچ گونه تغيير در برنامه هاي سالانه، توسط نرم افزار بدست آمده است كه با احتساب سولفورهاي كم عيار مورد نياز ليچينگ، عمر معدن از زمان فعلي تقريبا حدود 27 سال ميباشد. مقدار عيار در سالهاي پاياني برنامه ريزي توليد افزايش مي يابد كه از ويژگي هاي برجسته معدن مس ميدوك مي باشد.

كلمات كليدي:

معدن مس ميدوك؛ برنامه ريزي توليد؛ محدوده نهايي پيت، NPV

نويسند‌گان:

تعيين محدوده نهايي بهينه و برنامه ريزي توليد دراز مدت معدن شماره 1 گل گهر با استفاده از نرم افزارNPV S+MFO

عمليات استخراج معدن شماره 1 گل گهر از سال 1372 آغاز شده است. ولي هنوز بخش اعظم ذخيره باقي مانه است. لذا تجديد نظر درمحدوده نهايي به دليل اصلاح مدل زمين شناسي و وضعيت آشكار پارامترهاي بهينه سازي ضروري به نظر مي رسد. با قطعي شدن اين محدوده مي توان حد نهايي انباشت گاههاي واقع در اطراف كاواك و محل كارخانه بازيابي هماتيت را تعيين كرد. با كمك نرم افزار NPVS+MFO محدوده نهايي بهينه حاوي 138 ميليون تن كانسنگ و نسبت باطله برداري 0/31 بدست آمد. همچنين تحليل حساسيت قيمت محصول به كمك فازهاي لرچ و گروسمن انجام شد. پس از تعيين اين محدوده، برنامه ريزي دراز مدت توليد با الگوريتم برنامه ريز انجام شد. توليد محصول كم گوگرد در دو سال اول و نيز حداكثر بهره برداري از ظرفيت كارخانه موجود به عنوان اهداف اصلي در تعيين برنامه مد نظر قرار گرفت . در صورت اجراي برنامه طراحي شده ارزش خالص فعلي پروژه به 7330 ميليارد ريال خواهد رسيد.

كلمات كليدي:

معدن گل گهر ، محدوده نهايي بهينه، برنامه ريزي توليد ، الگوريتم لرچ و گروسمن ، الگوريتم برنامه ريز

نويسند‌گان:

بهينه سازي برنامه ريزي توليد معدن سنگ آهن سه چاهون با استفاده از نرم افزارهاي COMFAR III و NPVS+

معدن سنگ آهن سه چاهون- آنومالي XI، داراي 94 ميليون تن سنگ آهن قابل استخراج با عيار متوسط 37 درصد مي باشد ظرفيت استخارج اين معدن 3/4 ميليون تن سنگ آهن با عيار 37 درصد پيش بيني شده، كه متوسط عيار استخراجي بين 32 تا 42 درصد در كارخانه فراوري قابل استحصال ميباشد. هدف از اين مقاله تعيين محدوده نهايي پيت معدن و برنامه ريزي توليد مي باشد، به نحوي كه علاوه بر تأمين ظرفيت استخراجي پيش بيني شده و رعايت محدوده عيار جهت ورود به كارخانه فرآوري، مقدار باطله برداري سالانه به كمترين مقدار ممكن رسيده و از طرف ديگر ارزش خالص فعلي معدن افزايش يابد.به منظور يافتن راه حل براي دستيابي به اهداف فوق از نرم افزار NPVS+ استفاده شده است، اين نرم افزار قادر به تعيين حد نهايي پيت معدن به روشL&G و برنامه ريزي توليد با درنظر گرفتن اهداف تعريف شده و افزايش ارزش خالص فعلي معدن ميباشد. مهم ترين ورودي به نرم افزار NPVS+ علاوه بر پارامترهاي فني در طراحي پيت، مدل اقتصادي بلوكي معدن ميباشد. پارامتر هاي اقتصادي برخلاف پارامترهاي فني بسيار متغير بوده و با گذشت زمان دستخوش تغيير م يشوند، به همين دليل و به منظور بدست آوردن يك مدل اقتصادي صحيح و انعطاف پذير، از نرم افزارCOMFAR بهره گرفته شده است. در نرم افزارCOMFARبا تعريف مراكز هزينه اي مختلف (Cost Centers) هزين ههاي مختلف ازجمله ، هزينههاي سرمايهاي (Capital Costs) هزينههاي مربوط به بخشهاي مختلف معدنكاري ،(Mining Costs) هزينههاي ، عمومي و اداري (G&A Costs) و ... تفكيك دقيقي از نقش هزينهها در قيمت تمام شده صورت گرفته و به عنوان ورودي به نرم افزارNPVS+ داده شده است . با افزايش دقت و انعطاف پذيري مدل اقتصادي، خروجي هاي دقيق ترو متنوع تري از نرم افزار NPVS+ تهيه شده و تحليل حساسيت براي هريك از هزينهها صورت گرفته است. مطالعات انجام شده باعث حذف دپوي پرعيار ، كاهش 51 ميليون تن باطله برداري و افزايش 1/5 ميليون تن سنگ آهن در 15 سال اول بهره برداري گرديده و در طي اين سالها نسبت باطله برداري را از 2/44 به 1/74 كاهش داد.

كلمات كليدي:

پيت نهايي معدن روباز، برنام هريزي توليد، ارزش خالص فعلي، مدل اقتصادي

نويسند‌گان:

بهينه سازي برنامه توليد معدن اسفوردي به روش برنامه ريزي خطي عدد صحيح به منظور كاهش ميزان كلر

معدن فسفات اسفوردي واقع در شمال شرقي شهرستان بافق، تنها توليد كننده عمده فسفات معدني در كشور است. نوع كانه اين كانسار به طور عمده فلوئوروآپاتيت بوده كه در برخي مناطق كلر جانشين فلوئور شده و به كلروآپاتيت تغيير يافته است. از آنجا كه تكنولوژي فعلي فرآيند تهيه اسيد فسفريك از سنگ معدن فسفات نسبت به ميزان ناخالصي كلر موجود در كنسانتره بسيار حساس است، محدوديت حداكثر مجاز كلر در مواد اوليه به ميزان ppm 500 اعمال ميگردد، بنابراين ضروري است تا امكان استخراج انتخابي از معدن به منظور كاهش كلر در سنگ معدن صورت پذيرد. به منظور بهينه سازي برنامه ريزي توليد با هدف كاهش ميزان كلر لازم است مدلي از چگونگي پراكندگي فسفات، كلر و آهن به طور هم زمان و هم مكان در اختيار باشد. بدين منظور تخمين سه بعدي زمين آماري كريجينگ با توجه به قابليت هاي اساسي آن يعني تأمين مقدار كمينه واريانس تخمين و نااريبي تخمين براي مقادير فسفات، كلر و آهن در منطقه صورت پذيرفت. پس از تهيه مدل بلوكي، ارزش اقتصادي بلوكها با لحاظ كردن هزينه ها و نيز درآمد ناشي از فروش كنسانتره فسفات، مشخص و حد نهايي معدن با هدف بيشينه سازي ارزش خالص فعلي تعيين گرديد. در نهايت بهينه سازي توليد معدن در دوره هاي كوتاه مدت و ميان مدت از طريق به كارگيري برنامه ريزي خطي عدد صحيح و اعمال شروط مختلف از قبيل افزايش عيار فسفات در بلوكهاي استخراجي و به طور همزمان كاهش ميزان كلر در دوره- هاي استخراجي از طريق تعيين تعداد كارگاههاي لازم جهت استخراج همزمان، انجام گرديد. نتايج نشان ميدهد كه بدين شيوه ميتوان ميزان عيار متوسط را در محصول خروجي معدن در سالهاي اوليه بهره برداري به ميزان قابل ملاحظهاي (بهبودي تا بيش از ۲۵ % حالت غير بهينه) كاهش داد و محصولي با كيفيت قابل عرضه به صنايع شيميايي توليد نمود .

كلمات كليدي:

برنامه ريزي توليد، استخراج انتخابي، زمين آمار، برنامه ريزي عدد صحيح، كريجينگ سه بعدي

نويسند‌گان: