https://ijme.iranjournals.ir/ نشریه مهندسی معدن fa daily 1 Thu, 22 May 2025 00:00:00 +0330 Thu, 22 May 2025 00:00:00 +0330 https://ijme.iranjournals.ir/article_728855.html This study examines seasonal variations in water discharge within drainage channels and water tunnels in mining regions, focusing on sustainable water resource management. Using a comprehensive dataset spanning seven years from the Angouran lead and zinc mine, advanced statistical analyses, including ANOVA and trend analysis, were conducted to detect significant seasonal fluctuations. Results indicate that average water discharge decreases by approximately 30% during summer months, attributed to elevated temperatures and reduced precipitation, while winter discharge increases by nearly 40%, driven by rainfall and snowmelt. Predictive modeling using ARIMA and multiple regression effectively forecasted future seasonal discharge trends with accuracy levels above 85%, demonstrating their practical utility for resource planning. These findings offer valuable insights into the dynamic behavior of water resources under climatic variability, informing the design and management of drainage and irrigation systems. This study lays the groundwork for future research on climate change impacts and the development of innovative water management strategies, contributing to sustainable practices in mining and other water-sensitive sectors. https://ijme.iranjournals.ir/article_729980.html در حفاری چاه‌ها، یکی از اهداف استفاده از سیال حفاری، تشکیل کیک گل ناتراوا و نازک است. بر اساس استانداردهای موجود، خواص کیک گل تحت شرایط استاتیکی مورد بررسی قرار می‌گیرد، اما تاثیر شرایط دینامیکی بر این خواص هنوز به طور کامل مورد توجه قرار نگرفته است. در این تحقیق، به منظور مقایسه شرایط دینامیکی و استاتیکی، آزمایش‌هایی با استفاده از حلقه جریان آزمایشگاهی انجام شد که فشار در آنها موثر نبوده و به بررسی ضخامت، حجم فیلترات خروجی در لحظات اولیه و ویژگی‌های سطحی کیک گل تحت شرایط مختلف پرداخت. متغیرهایی همچون فرمولاسیون سیال، زاویه چاه، دمای سیال و سرعت چرخش رشته حفاری در این مطالعه بررسی شدند. نتایج نشان می‌دهند که چرخش رشته حفاری و دمای سیال تاثیر مثبتی بر افزایش ضخامت کیک گل دارند. تصاویر میکروسکوپ الکترونیکی SEM نشان می‌دهند که بافت پلیمری تشکیل شده در شرایط دینامیکی بسیار متفاوت از حالت استاتیکی است، هرچند تفاوت‌های قابل توجهی در سیالات بنتونایتی مشاهده نمی‌شود. افزایش دما منجر به افزایش ضخامت کیک گل و کاهش گرانروی سیال‌ها می‌شود. چرخش رشته حفاری در حالت دینامیکی باعث کاهش خلل و فرج سطح کیک گل و افزایش ضخامت آن می‌گردد، به‌طوری‌که سطح کیک گل‌های دینامیکی بسیار منظم‌تر و ساختاریافته‌تر از کیک گل‌های استاتیکی است. استفاده از مواد پلیمری کنترل‌کننده خواص فیلتراسیون به جای بنتونایت، باعث کاهش ضخامت کیک گل می‌شود، در حالی که افزودن این مواد به گل بنتونایتی موجب افزایش ضخامت کیک گل در هر دو حالت استاتیکی و دینامیکی خواهد شد. همچنین، سیال بنتونایتی مخلوط با کربوکسی متیل سلولز کمترین حجم فیلترات خروجی و کمترین آسیب به سازند را نشان داد. تاثیر منفی نمک‌ها بر عملکرد پلیمرهای کنترل‌کننده خواص فیلتراسیون و تخریب آن‌ها در ته‌نشینی مواد وزن‌افزا و پل‌زننده به وضوح مشاهده شد. https://ijme.iranjournals.ir/article_729981.html معادن یکی از مهم‌ترین بخش‌های پیشران اقتصادی هر کشوریست که میزان تولید آن وابستگی بسیار زیادی به کیفیت فرآیند انفجار، که از متداول‌ترین روش‌های استخراج محسوب می‌شود؛ دارد. یکی از چالش‌های اساسی در طی فرآیند انفجار، آسیب‌های جدی وارد شده به تاسیسات جانبی می‌باشد. لذا در زمان احداث و و بهره‌برداری از این تاسیسات، بررسی و پیش بینی لرزه‌های ایجاد شده، می‌بایست مورد توجه قرار گیرد. بدین منظور با جمع آوری داده‌های مربوط به انفجارها و لرزه‌های ایجاد شده، در دو معدن گل گهر سیرجان و سونگون اهر، بعد از تحلیل و توصیف آن‌ها؛ اقدام به پیش بینی حداکثر سرعت ذرات، براساس مسافت و مقدار ماده منفجره، شده است. برای دست یابی به این هدف، با توجه به حجم و ماهیت داده‌ها، از روش یادگیری عمیق استفاده شد. در این مطالعه، با جستجوی مقادیر بهینه برای‌ هایپر پارامترها از طریق آزمون و خطا، سعی در گرفتن نتایجی قابل قبول شد. ضریب تعیین، خطای درصد میانگین مطلق و ریشه میانگین مربع خطا، به عنوان شاخص‌های ارزیابی کیفیت مدل در نظر گرفته شدند. برای قضاوت بهتر، عملکرد روش انتخاب شده، با کارکرد سه روش ماشین بردار پشتیبان، گرادیان کاهشی تصادفی و روش تقویت سازگار؛ مقایسه شد. ضریب تعیین برای چهار روش فوق به ترتیب، 952/0، 809/0، 845/0 و 911/0 بدست آمده است. برای شاخص ریشه میانگین مربع خطا، مقادیر برابر با: 670/2، 308/5، 773/4 و 631/3 شده است. مقدار شاخص خطای درصد میانگین مطلق، برای چهار روش فوق الذکر، عبارتند از : 003/2، 119/2، 786/2 و 887/1 است. با توجه به مقادیر شاخص‌ها، روش یادگیری عمیق با توجه به انعطاف در معماری و انطباق بهتر با ویژگی‌های مسئله، بهترین عملکرد را داشته است. می‌توان بیان کرد در ارتباط با مسائلی با پیچیدگی و توام با عدم قطعیت مانند مسائل مطرح در حوزه‌های معدنی، روش‌های مبتنی بر یادگیری عمیق، توانمندی خوبی ارائه می‌دهد. https://ijme.iranjournals.ir/article_729979.html یکی از روش‌های طراحی تهویه معادن زیرزمینی استفاده از مدل تراکم‌ناپذیری است. در مدل تراکم‌ناپذیری روش‌های متعددی توسط محققین مختلف برای طراحی تهویه معادن زیرزمینی ارائه شده است که برخی از آن‌ها روش هاردی کراس و مدل‌های اصلاح شده آن از قبیل مدل ونگ، مدل تلفیقی، دومین مدل تلفیقی و مدل‌های نیوتنی است. همچنین روش نیوتن-رافسون و مدل‌های اصلاح شده آن از قبیل مدل ونگ، مدل جهت‌های متغیر و مدل بدون مشتق نام برد. استفاده از نرم‌افزار تهویه برای افزایش دقت و سرعت انجام محاسبات آن امری لازم و ضروری است. بر این اساس نرم‌افزارهای متعددی در این زمینه ارائه شده که رایج‌ترین آن‌ها نرم‌افزار Ventsim است. این نرم‌افزار و سایر نرم‌افزارهای دیگر همواره یک مدل از روش‌های رایج را حل کرده بر این اساس محققین علم تهویه را از نظر تعدد و تکثر روش‌های مختلف نمی‌توانند اغنا نمایند. بنابراین نرم‌افزار جدید Ventilation Design: Incompressible Model در این مقاله ارائه شد که قادر است 12 روش مختلف از روش‌های هاردی کراس و نیوتن-رافسون را مورد تحلیل قرار دهد. اعتبارسنجی این نرم‌افزار جدید در دو مدل فرضی و مطالعه موردی انجام شد و نتایج این اعتبارسنجی تایید کاملی بر عملکرد صحیح نرم‌افزار جدید Ventilation Design: Incompressible Model است. https://ijme.iranjournals.ir/article_729982.html تحلیل قابلیت اطمینان سیستم‌های بزرگ، پیچیده و سرمایه‌بر مانند شیررلودر معادن زغال‌سنگ اهمیت بسیاری دارد، زیرا این سیستم‌ها نقش حیاتی در عملکرد ایمن و پایدار معادن دارند. در این تحقیق، از روش‌های درخت خطا و شبکه بیزین برای ارزیابی قابلیت اطمینان شیررلودر معدن زغال‌سنگ طبس استفاده شده است. درخت خطا با شناسایی ترکیب رویدادهای منجر به خرابی، ابزار مناسبی برای مدل‌سازی است، اما در ارزیابی وابستگی‌های پیچیده و احتمالات شرطی با محدودیت‌هایی مواجه است. برای رفع این محدودیت‌ها، درخت خطا به شبکه بیزین تبدیل شده است. شبکه بیزین با مدل‌سازی احتمالاتی روابط علّی-معلولی بین متغیرها، امکان تحلیل دقیق‌تر و به‌روزرسانی‌های احتمالات را فراهم می‌کند. در این مطالعه، ابتدا درخت خطای شیررلودر برای شناسایی عوامل مؤثر در خرابی طراحی شد و سپس با نگاشت به شبکه بیزین، مزایای این مدل گرافیکی در انعطاف‌پذیری و تحلیل حساسیت بررسی شد. در نهایت، با استفاده از معیار اهمیت برنبام، اجزای بحرانی سیستم شناسایی و رتبه‌بندی شدند. نتایج نشان داد زیرسیستم الکتریکی با ۴۰٪ بیشترین سهم را در خرابی‌های شیررلودر دارد. موتور درام پس از ۱۱۰ ساعت و کل سیستم پس از ۱۴ ساعت عملکرد، قابلیت اطمینان خود را از دست می‌دهند. بنابراین، نگهداری پیشگیرانه این اجزا نقش مهمی در کاهش خرابی و توقف سیستم دارد.ترکیب این روش‌ها به‌عنوان ابزاری توانمند می‌تواند در تحلیل و بهبود قابلیت اطمینان سیستم‌های مهندسی استفاده شود و به بهینه‌سازی عملیات نگهداری و کاهش خرابی‌ها کمک کند. https://ijme.iranjournals.ir/article_729984.html ارائه‌ی مدل به‌منظور پیش‌بینی قابلیت برش سنگ‌های تزئینی با توجه به ملاحظات برنامه‌ریزی تولید حائز اهمیت است. محققین مختلف با مرتبط کردن پارامترهای ژئومکانیکی سنگ و مشخصات ماشین برش با نرخ تولید که شاخصی کمی از قابلیت برش است، اقدام به ارائه‌ی روابط تخمین خطی و غیرخطی نموده‌اند. به منظور پیش‌بینی قابلیت برش سنگ در تحقیق حاضر از داده‌های ثبت شده نرخ تولید دستگاه سیم‌برش الماسه در عملیات برش 14 نوع سنگ کربناته نرم از معادن مختلف ایران استفاده شده است. در تحقیقات صورت گرفته پارامترهای ژئومکانیکی این سنگ‌ها شامل: مقاومت فشاری تک‌محوره سنگ، مقاومت کشش برزیلی، عدد چکش اشمیت و نتیجه‌ی آزمایش سایش لس-آنجلس به‌منظور مدل‌سازی نرخ تولید مورد بررسی قرار گرفته است. در تحقیق حاضر با استفاده از داده‌های موجود اقدام به ارائه‌ی مدل غیرخطی توسط روش سطح پاسخ برای پیش‌بینی نرخ تولید سیم‌برش الماسه شده و نتایج حاصل با مطالعات قبلی مقایسه شده است، همچنین با اتکا به توانایی روش سطح پاسخ میزان اثرگذاری پارامترهای مد نظر بر پاسخ بررسی شده است. مقدار ضریب تعیین (R2) در آزمون تخمین – مقدار واقعی برای رویکرد سطح پاسخ برابر با 1 (یک) به دست آمد، در حالی که این نتیجه در مطالعات قبلی برابر با 0/74 بود. میانگین درصد قدرمطلق خطا برای روش پیشنهادی در تحقیق حاضر برابر با 0/196 بوده و این مقدار در مطالعات قبلی برابر با 17/209 است. در مابقی آزمون‌های آماری صورت گرفته نیز مدل پیش‌بینی نرخ تولید مبتنی بر روش سطح پاسخ در مقایسه با رویکرد‌ قبلی بهترین نتیجه را دارا می‌باشد. https://ijme.iranjournals.ir/article_729985.html در این مقاله به مطالعات لرزه‌نگاری درون‌گمانه‌ای (Downhole Seismic Test) در دو گمانه ژئوتکنیکی واقع در مسیر راه‌آهن اصفهان-بافق پرداخته‌شده است. ارزیابی دقیق ویژگی‌های مکانیکی و دینامیکی لایه‌های زیرسطحی در پروژه‌های عمرانی و ژئوتکنیکی اهمیت بالایی دارد، اما روش‌های مرسوم (غیر ژئوفیزیکی)اغلب هزینه‌بر و زمان‌بر هستند. هدف اصلی این مطالعه، تعیین سرعت امواج فشاری (Vp) و برشی (Vs) در لایه‌های زیرسطحی، برآورد سرعت موثر و ارزیابی محل گمانه‌ها بر اساس استاندارد 2800 ایران بوده است. برای این منظور، آزمایش‌های لرزه‌نگاری درون‌گمانه‌ای با فاصله یک متر به یک متر درون گمانه‌ها انجام شده است. نتایج نشان می‌دهد که سرعت مؤثر امواج P و S در گمانه اول به ترتیب 1400 و 800 متر بر ثانیه و در گمانه دوم 1170 و 310 متر بر ثانیه برآورد شده است. بر اساس نتایج حاصل، گمانه شماره ۱ در گروه I و گمانه شماره ۲ در گروه III استاندارد 2800 ایران قرار می‌گیرد. افزون بر برآورد سرعت‌ها، دیگر ویژگی‌های ژئوتکنیکی از جمله ضریب پواسون، مدول‌های یانگ، برشی و بالک نیز محاسبه و در مقاله ارائه شده‌است. این محاسبات داده‌های دقیق‌تری فراتر از مطالعات معمول در اختیار کاربر قرار می‌دهد. https://ijme.iranjournals.ir/article_731984.html مقاله حاضر به مطالعه بلندمدت جغرافیای جدید صنایع معدنی جهان‌و فرصت‌های و چالش‌ها با محوریت ایران می‌پردازد. شناخت صنایع معدنی جهان از جنبه‌های تولیدکنندگان پیشرو، جغرافیای جدید صنعتی، قدرت انحصاری کشورها، نوع ساختار رقابتی، وجود صرفه‌های مقیاس، تنوع تولیدات صنایع معدنی کشورهای پیشرو در یکایک صنایع معدنی (شامل محصولات معدنی غیرفلزی، فلزات اساسی‌و محصولات فلزی ساخته شده) برحسب کد آیسیک 2 رقم نسخه 4 در دو مقطع سالانه 2001و 2021 و ارزیابی تحولات و فرصت‌ها برای توسعه صنایع معدنی ایران ابعاد مطالعه است. نتایج مطالعه گویای آن است‌که: طی دوره بلندمدت تولیدکنندگان پیشرو (پنج کشور بزرگ) برای یکایک صنایع‌ معدنی جهان به‌ترتیب ابتدا آمریکا، سپس ‌چین، ژاپن، آلمان،و اخیرا برخی‌کشورهای نوظهورو تازه‌‌صنعتی ازجمله هند، برزیل، روسیه، مکزیک، اندونزی، آفریقای‌جنوبی‌و کره‌جنوبی است. جغرافیای ‌جدید صنایع معدنی جهان در این دو مقطع سالانه بلندمدت به طور اساسی از جهان توسعه‌یافته صنعتی با محوریت آمریکا، ژاپن و آلمان به تدریج به اقتصادهای نوظهور و تازه صنعتی با محوریت چین، هندو برزیل در حال‌ جابجاشدن است. طی دوره بلندمدت قدرت انحصاری در یکایک صنایع معدنی با محوریت چین (آهنگ رشد تولیدصنعتی فوق‌العاده بالای چین و پیشی‌گرفتن از آمریکا در این صنایع) رو به افزایش گذاشته است. همین‌طور، طی دوره بلندمدت نوع ساختار صنعتی با این آهنگ رشد فوق‌العاده بالای چین در تمام این صنایع انحصاری‌تر شده است. طی دوره بلندمدت نظر به قدرت انحصاری بالای چین ‌و انحصاری‌ترشدن ساختار یکایک صنایع معدنی جهان، چین و نیز برخی کشورهای نوظهور و تازه صنعتی در یکایک این صنایع جهان با افزایش سهم تولید با توجه به رویکرد صادرات گرا با هدف افزایش سهم بازارشان در نقطه بهینه صرفه‌های‌مقیاس قرار دارند. دو طیف اقتصادهای صنعتی جهان با سرریز دانش ‌فنی‌و انتقال تکنولوژی؛ و اقتصادهای صنعتی نوظهور و تازه صنعتی‌ در اولویت توسعه همکاری و تجارت با ایران جایگاه ویژه دارند و فرصت‌های جدید همکاری را نوید می‌دهد. https://ijme.iranjournals.ir/article_731756.html باتوجه‌به اهمیت صنعت زغال‌سنگ و چالش‌های زیست‌محیطی و ایمنی مرتبط با آن، توسعه روش‌های استخراج بهینه و مدیریت گازهای حاصل از استخراج زغال‌سنگ امری ضروری است. در این پژوهش، تأثیر جذب و انتشار گازهای CO2 و CH4 بر خواص مهندسی و ساختار نمونه‌های زغال‌سنگ در شرایط مختلف آزمایشگاهی و ماکروسکوپیک موردبررسی قرار گرفته است. نتایج نشان داد که جذب گاز CO2 تأثیرات منفی بیشتری بر خواص مهندسی زغال‌سنگ داشته و مقاومت آن را به طور قابل‌توجهی کاهش می‌دهد. به‌طوری‌که جذب و انتشار گاز CO2 در فشار تزریق 15 و 30 بار مقاومت فشاری نمونه زغال‌سنگ را به ترتیب 80/57 و 15/57 درصد کاهش داده و مدول الاستیسیته آن را به ترتیب 67/77 و 03/22 کاهش می‌دهد. در حالی که جذب و انتشار گاز CH4 در فشار تزریق 15 و 30 بار مقاومت فشاری نمونه زغال‌سنگ را به ترتیب 9/27 و 7/41 درصد کاهش داده و مدول الاستیسیته آن را به ترتیب 06/18 و 91/19 کاهش می‌دهد. این کاهش خواص مهندسی تابعی از پارامترهای فشار گاز، نوع زغال‌سنگ، ساختار و جهت ترک‌های ذاتی، میزان رطوبت و سایر پارامترهای مؤثر است. بر اساس نتایج این پژوهش، پایداری پایه‌‌های زغالی در معرض CO2 کاهش می‌یابد و باید در طراحی و اجرای روش‌های برانگیختگی متان زغال‌سنگ به کمک CO2 و همچنین در پروژه‌های ذخیره‌سازی CO2 در معادن زغال‌سنگ، به این موضوع توجه ویژه شود. نکته حائز اهمیت این است که آزاد شدن گاز CH4 از لایه‌های گازی گازکشی نشده و لایه‌های گازکشی‌شده نیز مقاومت زغال‌سنگ را کاهش داده و احتمال انفجار زغال‌سنگ، تصاعد آنی و ناپایداری پایه‌های زغالی را افزایش می‌دهد. پژوهش پیش‌رو خلاصه‌ای از یک رساله دکتری است که نتایج کلی حاصل از آن پیشتر در چند مقاله بین‌المللی منتشر شده است. تلاش شده است با نگارش این مقاله چکیده و بخش‌های برجسته کار به زبان فارسی نیز بازنشر داده شود. ن