نفت و گاز طبیعی حداقل تا یكصد سال آینده به عنوان عمده ترین منابع انرژی در جهان باقی خواهند ماند.
در ایران به عنوان كشوری كه بیش از 10% كل مخازن نفت و 13% كل مخازن گاز جهان را داراست، صنایع
نفت و گاز و صنایع وابسته به آنها در درجه اول اهمیت قرار دارند.
از آنجاییكه بخش عمدهای از هزینه های مربوط به توسعه میادین نفتی در قسمت تحت الارضی مرتبط به
حفاری می باشد،بالا بردن بازدهی حفاری به معنای دستیابی به همان اهداف از پیش تعیین شده البته در
مدت زمان كمتر و هزینه پایینتر امروزه مورد توجه تمامی مهندسین و دست اندركاران حفاری قرار گرفته
است،چرا كه زمان و هزینه حفاری یک عامل تعیین كننده در بازگشت سرمایه در پروژه های نفت و گاز است.
جهت نیل به این هدف روشها و مدلهایی ارائه شدهاند كه به آن بهینهسازی حفاری اطلاق میشود و در
تعریف دقیقتر، بررسی و پردازش اثرات متقابل پارامترهای مختلف حفاری طی یک مدلسازی ریاضی برای
نیل به بازدهی بیشینه، بهینهسازی حفاری نامیده میشود و امروزه تقریباً در تمامی كشورهای نفتخیز
مرسوم شده است.
با توجه به اهمیت بحث حفاری و هزینه های آن، به منظور بالابردن بازدهی حفاری مدلها و روش هایی ارائه
شدهاندكه امروزه از تركیب آنها نتایج قابل قبولی در افزایش میزان نفوذ و كاهش هزینه حاصل شده است.

در همین راستا دو شاخص اصلی هزینه و زمان حفاری را میتوان برشمرد كه اگرچه هزینه حفاری شاخصی
مهمتر و قابل توجهتر است اما با توجه به پیچیدگی بسیار بالای محاسبات و عدم قطعیت و نیاز به اطلاعات
كامل، دقیق و شفاف از هزینه های انجام شده در بیشتر موارد شاخص طول مدت حفاری را مناسبترین
شاخص عملكرد عملیات حفاری برای كنترل و بهینهسازی عملیات مدنظر قرار میدهند.
بنابراین به منظور كاهش مدت زمان حفاری و بالا بردن نرخ نفوذ ابتدا باید به مطالعه و شناخت عوامل فنی
و مهندسی تاثیرگذار در میزان نفوذ مانند خصوصیات گل حفاری،هیدرولیك،وزن روی مته،دور مته،عمرمته
و سایر پارامترها پرداخت،كه بطوركلی میتوان به دو گروه عمده شامل پارامترهای تغییرپذیر و پارامترهای
غیر قابلتغییر تقسیمبندی نمود.
پس از انجام این مطالعات لازم است با آشنایی از تاریخچه،موقعیت جغرافیایی و زمینشناسی میدان سراجه
داده های حفاری در میدان مورد بررسی و محاسبه قرار گیرند.
در ابتدا گزارشات روزانه حفاری 5حلقه چاه جمعآوری شده و پس از بررسی و كنترل كیفیت داده ها، از میان
آنها اطلاعات مورد نیاز را در فرمت خاصی كه در صفحات اكسل طراحی گردید وارد نموده و آماده آنالیز قرار
میگیرد.

روش استخراج جبهه کار طولانی، یک روش کاملا پر تولید با قابلیت مکانیزاسیون بـالا مـی باشـد کـه از
اوایل قرن هفدهم میلادی در معادن زغال سنگ اروپا رواج یافت و پـس از آن نیـز در اوایـل دهـه 1960 بـا
توسعه وسایل نگهداری خود پیشرو در معادن امریکا به کار گرفته شد.
در طول دهه 1990 سهم تولید معادن جبهه کار طولانی از کل تولیدات زیرزمینی زغال سنگ تقریبا دو
برابر شده است و این روند همچنان ادامه دارد. دلایل اصلی این توسعه قابلیت بالای مکانیزه شـدن در کنـار
شرایط ایمنی مطلوب بوده و لازمه ایمنی مطلوب، طراحی مناسب پانل ها و سیستم تهویه است.
طراحی مناسب پانل ها، شامل راه های دسترسی دو طرف آنها می باشـد کـه عـلاوه بـر داشـتن شـرایط
تهویه مناسب، لازم است تا از ایمنی کافی برای رفت و آمد کارگران، دسترسی به سـینه کـار و نیـز ترابـری
زغال سنگ برخوردار باشند.
ارتفاع معمول روباره (عمق معدن) در روش جبهه کار طولانی بین 200 تا 2700 فوت (60 تا 820 متـر)
بوده و هر چه عمق معدن افزایش یابد، طراحی راه های دسترسی دو طرف پانل و حفظ شرایط پایداری آنهـا
مشکل تر می شود. در نتیجه برای نگهداری ایمن، لازم است تعداد و عـرض پیلارهـای زنجیـره ای افـزایش
یابد که این امر باعث می شود بازیابی استخراج زغال سنگ کاهش یافته، هزینه ها افزایش یابنـد. همچنـین
وجود پیلارهای زیاد و پهن، به عنوان مانع در برابر جریان تهویه عمل نموده، افزایش هزینه های تهویه را بـه
دنبال دارد.
راه کار مناسب برای این شرایط استفاده از پیلارهای موقت می باشد که ضمن اقتـصادی بـودن، شـرایط

پایداری راه های دسترسی دو طرف پانل را نیز در معادن عمیـق تـامین مـی نماینـد. اسـتفاده از پیلارهـای
موقت که پهنای کمتری دارند، شرایط توزیـع تـنش بـر راه هـای دسترسـی دو طـرف پانـل را تغییـر داده،
وضعیت ایمنی عملیات بهبود می یابد. همچنین بازیابی زغال سنگ را به طور مـوثری افـزایش مـی دهـد و
مانع کمتری در برابر جریان هوای تهویه ایجاد نموده، تهویه راحت تر صورت می گیرد.
2
استفاده از پیلارهای موقت که باعث پیشگیری از افت بازیابی شـده و هزینـه هـای نگهـداری در معـادن
عمیق جبهه کار طولانی را کاهش می دهد، راهکار جدیدی بوده و هنوز تئوری هـای مناسـب طراحـی آنهـا
ارائه نشده است. به طوریکه تمام پیلارهای موقت توسط معدنکاران و با تکیه بر دانـش تجربـی و اسـتفاده از
روش کوشش و خطا طراحی شده اند.
هدف این پایان نامه بررسی پیلارهای اصلی و روش های طراحی آنها و نیز ارائـه روش طراحـی مناسـب
برای پیلارهای موقت می باشد. این مطالعه با بهره گرفتن از روش های پیشرفته عددی به دنبال راهکاری بـرای
شبیه سازی انواع پیلارها، به خصوص پیلارهای موقت است و در ایـن راسـتا نتـایج حاصـل از بـرآورد هـای
تجربی را با نتایج روش های شبیه سازی عددی مقایسه نموده، در نهایت با شرایط واقعی تطبیق می دهد.

دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران جنوب
دانشكده تحصیلات تكمیلی
پایان نامه برای دریافت درجه كارشناسی ارشد “M.Sc”
مهندسی معدن – استخراج
عنوان :
تحلیل و بررسی تأثیر میزان تولید بر سوددهی تولید آلومینا از نفلین سینیت سراب

برای رعایت حریم خصوصی اسامی استاد راهنما و نگارنده درج نمی شود

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

آلومینیوم از نظر كیفیت و ارزش کاربردیترین فلز بعد از آهن است و تقریباً در تمامی بخشهـای صـنعت
دارای اهمیت میباشد. ماده اولیه برای تولید آلومینیوم، پودر آلومینا میباشد كه بـا استحـصال و فـرآوری
یكی از مواد معدنی بوكسیت، نفلین سینیت یا آلونیت تهیه مـیشـود. نفلـین سـینیت حـدود ٢٠ درصـد
آلومینا دارد و میتواند منبع مناسبی برای تولید آلومینا باشد. نظر به وجـود ذخـایر عظـیم سـنگ نفلـین
سینیت در شمال غرب كشور و با توجه به نزدیک بودن منابع مذكور و سنگ آهك و همچنین نزدیكی بـه
راه آهن جلفا – تبریز، منطقه سراب برای ایجاد كارخانه تولید آلومینا از نفلین سینیت انتخاب شده است.
با توجه به نیاز روزافزون كشور، جدید بودن این فرایند و همچنین ضرورت تولیـد ایـن محـصول، تحلیـل
اقتصادی و بررسی تأثیر میزان ظرفیتهای مختلـف بـر پارامترهـای اقتـصادی آن دارای اهمیـت ویـژهای
میباشد. در این پژوهش، بررسی اقتصادی تولید آلومینا از نفلین سینیت سراب به همراه محصولات جـانبی
آن در ظرفیتهـای ۴۰۰ ،۳۰۰ ،۲۰۰ و ۵۰۰ هزارتنـی صـورت گرفـت و پارامترهـای اقتـصادی هـر یـك
محاسبه و بر این اساس ردهبندی شد. پس از آن، تحلیل حساسیت نـرخ بازگـشت داخلـی، ارزش خـالص
فعلی و دوره بازگشت سرمایه نسبت به قیمت فروش، هزینه های سرمایهگذاری و جـاری بررسـی گردیـد و
میزان حساسیت عوامل مختلف، امتیازدهی شد. با توجه به عواملی همچون، رده بندی بر اساس پارامترهای
اقتصادی هر ظرفیت و ردهبندی عوامل حساس در ظرفیت های مختلف، ردهبندی اصلی میزان تأثیر تولیـد
بر سوددهی به شرح زیر صورت گرفت :
۳۰۰ -۱ هزارتن (یک خط تولید)
۵۰۰ -۲ هزارتن (دو خط تولید، ۳۰۰ هزار و ۲۰۰ هزار)
۴۰۰ -۳ هزارتن (دو خط تولید ۲۰۰ هزارتن)
۲۰۰ -۴ هزار تن (یک خط تولید)

برای دستیابی به این فلز استراتژیک كردهاند. ارزش آلومینیوم برای مدتی در هنگام پیدایش از طـلا
بیشتر بود، اما بعد از ابداع یـك روش آسـان بـرای اسـتخراج آن در سـال ١٨٨٩، قیمـت آن رو بـه
كاهش گذاشت و سقوط كرد. آلومینیوم از نظر كیفیت و ارزش کاربردیترین فلز بعد از آهن است و
تقریباً در تمامی بخشهای صنعت دارای اهمیت میباشد. آلومینیوم خالص، نرم و ضعیف اسـت امـا

میتواند آلیاژهایی را با مقادیر کمی از مس، منیزیوم، منگنز، سیلیکون و دیگـر عناصـر بوجـود آورد
که این آلیاژها ویژگیهای مفید گونـاگونی دارنـد و اجـزای مهـم هواپیماهـا و راکـتهـا را تـشكیل
میدهند. آلومینیوم در صنعت برای تولید میلیونها محـصول مختلـف بـهکـار مـیرود و در جهـان
اقتصاد، عنصر بسیار مهمی است. اجزای سازه هایی که از آلومینیـوم سـاخته مـیشـوند، در صـنعت
هوانوردی و سایر مراحل حمل و نقل بسیار مهم هستند. همچنین در سازه هایی کـه در آنهـا وزن،
پایداری و مقاومت لازم هستند، وجود این عنصر اهمیت زیادی دارد. برای كاهش وزن وسایل نقلیه،
دو روش ساختن وسیله نقلیه كوچكتر و استفاده از مواد سبكتر برای جبران اضافه وزن در اولویت
قرار دارد. كوچك نمودن خودرو، نازك كردن بدنه، توخـالی كـردن پروفیـلهـای تـشكیلدهنـده و
استفاده از آلومینیوم از راه های كاهش وزن خودروها میباشد. استفاده از آلومینیوم سبب ٥٠ درصـد
سبكتر شدن خودرو میشود. در صد سال گذشته تولید آلومینیوم در جهان بیش از چند تن نبـوده
است و این در حالی است كه امروزه تولید این فلز به بیش از ٥٠ میلیون تن در سال رسـیده اسـت.
هماكنون تجارت جهانی آلومینیوم نزدیک به ۱۵۰ تا ۲۰۰ میلیارد دلار در سال است كه تقریباً یـك
سوم تجارت جهانی نفت است و سیر صعودی این ارقام همچنان ادامه دارد.

مواد معدنی زیربنای اقتصادی، صنعت و بطور كلی زیربنای پیشرفت تمدنها و جوامع بشری
در همه زمینه ها محسوب میشوند. انسان از آغاز خلقت و در طول تاریخ، براساس نیازهای خـود و
همینطور میزان شناخت خویش از این مواد سود برده است.
زمینه های كاربردی مصرف مواد معدنی بسیار وسیع و گسترده می باشد. ایـن مـواد بـصورت
خام و هم بصورت محصول نهایی فرایندهای مختلف استحصال، جدایش و پالایش، تغذیـه كننـده
بسیاری از صنایع معدنی و غیر معدنی میباشند.
در ایران به جهت موقعیت و وضعیت زمین شناسی و تحولات مـؤثر در كانـسارزائی، شـرایط
مناسبی برای تشكیل و ظهور معادن فلزی و غیرفلزی فراهم شده است. ذخایر بزرگ و ارزشـمندی
همچون طلا، مس، نقره، سرب و روی، آهن، سنگ های ساختمانی و … از سرمایه الهی سـرزمینمان
به شمار میروند.
این ذخایر تنها گوشهای از استعدادهای معدنی ایـران را در بـر دارنـد. در حالیكـه در بخـش
مهمی از پتانسیل معدنی كشور در دل زمین نهفته و نیاز به شناسایی و اكتشاف دارند.
از آنجایی كه سنگ فسفات تنها منبع تولید فسفر است نیاز به این سنگ نیز بـه طـور قابـل
ملاحظهای رو به افزونی است بطوری كه مصرف جهانی سنگ فسفات در طی دوره ده ساله 1979
تا 1989 دو برابر شده است. براساس پیشبینی فائو این میزان مصرف در سال 2000 میلادی 2/5
برابر شده است. ضمن اینكه بیشترین مصرف سنگ فسفات در صنعت كودسازی می باشـد. بـا ایـن
شرایط لزوم تسریع دریافتن روش های پیشرفته در زمینه اكتشاف، كانهآرایی و بهره برداری ازذخایر
كم عیار بیش از گذشته احساس میشود.
سازمان زمینشناسی كشور از اواخر سال 1342 برنامههای اكتشاف فسفات در ایران را آغـاز
نمود. از سال 1354 تا سال 1360 بـا همكـاری اداره تحقیقـات زمـین شناسـی و معـدنی فرانـسه
(BRGM) كار اكتشاف فسفات در ایران انجام گردید. فسفات اسفوردی با منشاء آذریـن بـه دلیـل
بالا بودن عیار P2O5 و روباز بودن معدن، در آن زمان قیمت اقتصادی تمام شده به ازای هر تن 30
دلار برآورد گردید و طرح فسفات اسفوردی جهت احداث كارخانه تغلـیظ در سـال 1368 تـشكیل
شد..

هدف -1-1
هدف از انجام پروژه حاضر، مشخص كردن محل آنومالی های احتمالی و روند گـسترش آنهـا
در افقهای مختلف میباشد.
همچنین برآورد ذخیره كانسار و تهیه مقاطع قائم از كانـسار بـوده اسـت كـه بـا اسـتفاده از روش
مرسوم مقاطع صورت گرفت. حاصل انجام این پروژه، ترسیم مقاطع قائم، پهنـه بنـدی توزیـع عیـار
فسفات در افقهای مختلف و جداول محاسبات ارزیابی ذخیره بوده است.
2-1- تاریخچه مطالعات انجام شده در یزد و منطقه
استان یزد از نظر تقسیمات زمین شناسی جزء ایران مركزی محسوب می شـود كـه بـیش از

نصف استان را كویر بزرگ ایران میپوشاند. این اسـتان دارای انـدیسهـای معـدنی قابـل تـوجهی
میباشد.
پتانسیلیابی و عملیات پیجویی منابع معدنی در مقایسه با عمر فعالیتهای اكتشاف زمـین
شناسی سابقه نسبتاً زیادی در یزد دارد. كار اكتشاف و مطالعات بر روی كانسار فـسفات اسـفوردی
به سابقه دیرینهای برمیگردد. این مطالعات بیارتباط با بررسیهای آنومالیهای آهن، سرب و روی
و دیگر مواد معدنی پرارزش نواحی پشت بادام، بافق، انارك و یزد نمی باشد. در این راستا بوده است
كه برای اولین بار در سال 1308 زمین شناسی به نام بوئن (Boehen) از این منطقه دیـدن كـرده
است و از اسفوردی به عنوانیک كانسار آهن نام برده است. (1)
پیجوییهای اولیه ماده معدنی فسفات در سال 1338 توسط وزارت اقتـصاد و دارایـی وقـت
انجام گرفت ودر سال 1342 مطالعات زمین شناسی و معدنی توسط سازمان زمین شناسـی كـشور
در اقصا نقاط ایرن به منظور شناسایی و دستیابی به ذخایر فسفات به طور گـسترده انجـام گردیـد
برای نخستین بار ویلیام و هوشمندزاده در سال 1345 براساس مطالعات سنگ شناسـی بـه وجـود
آپاتیت همراه آهن اسفوردی اشاره نمودند.

الگوی آتشباری معدن مس سرچشمه بر اساس روابط تجربی و فرمولهای سنتی طراحی شده است. از
طرفی این روابط و فرمولها برای یک نوع سنگ یا یک معدن تعریف نشدهاند، لذا ممکن است این روابط
برای توده سنگهای یک معدن سازگار نباشند. درمعدن مزبور نیز پس از انفجارهای بلوكها مشکلات
عدیده نظیـــر خردایش نا مناسب، پس زدگی، پرتاب سنگ، لرزش زمین، هوا و… بهوجود میآینــد که
ناشی از به کارگیری این روابط میباشد. از طرفی تحقیقات انجام گرفته برای اصلاح الگوی معدن نیز، تا به
حال براساس روش های سنتی بوده است. بنابـراین به نظر میرسد به کارگیری یک تکنیک نویـن نـــرم
افزاری براساس تجربیات گذشته، در این زمینه ضروری باشد، تکنیک مـورد استفاده در این تحقیق
شبکه های عصبی مصنوعی میباشد.
شبکه های عصبی یکی از مؤلفه های مهم و اساسی هوش مصنوعی میباشد که ارتباط سیناپسی و
ساختار نرونی مغز را مدل می کنند. هوش مصنوعی به معنای استخراج هوش، دانش، الگوریتم یا نگاشت
از دل محاسبات عددی بر اساس ارائه بهروز داده های عددی است. همچنین شیوه برخورد محاسباتی
شبکه های عصبی از سیستم عصبی موجودات زنده الهام گرفته شده است.

شبکۀ عصبی از طریق مثالهای آموزشی بین ورودی ها و خروجی ها ارتباط برقرار می کند یعنی با
دادن داده های ورودی آموزشی و خروجی های متناظر با آن، شبکه طبق الگوریتمهای خاصی فرایند
یادگیری را طی کرده و در نهایت جوابهایی تولید میکند که اغلب صحیح بوده و با شرایط مسأله
سازگاری دارند.
در این پروژه نیز سعی شده است تا با بهره گرفتن از این تکنیک جدید، الگوهای آتشباری معدن مس
سرچشمه اصلاح و بهینه گردد، به این صورت که با پیش بینی توزیع سایز سنگهای خرد شده توسط
شبکه عصبی قبل از انفجار هر بلوك، در صورت نیاز، به اصلاح الگوی طراحی شده اقدام گردد.
هدف -1-1 بهطور کلی هدف اصلی از عملیات حفاری و انفجار در معادن روباز خردایش 1 سنگ میباشد که خود مرحله در فرایند استخراج است. اگر این مرحله خوب طراحی شود مواد با دانهبندی مناسب فراهم شده که برای بارگیری و حمل و نقل مطلوب خواهد بود. لذا طراحی مناسب سیستم حفاری و انفجار جهت موفقیت آمیز بودن عملیات معدن لازم و ضروری است. طراحی بهینه الگوی آتشباری علاوه بر به حداقل رساندن هزینه های چالزنی و انفجار باعث افزایش بازدهی مراحل بعدی فرایند تولید نظیر بارگیری، باربری و سنگشکنی، افزایش ایمنی معدن و در نتیجه ماکزیمم کردن ارزش تولید نهایی میشود. جهت رسیدن به خردایش بهینه و ماکزیمم سوددهی، توسعه روشی سیستماتیک برای بهینهسازی پروسه حفاری و انفجار لازم خواهد بود[1و2]. فرایند شکستن سنگ بهوسیله انفجار یک پدیده پیچیده میباشد که بهوسیله متغیرها و پارامترهای زیادی کنترل میشود. بهطور کلی پارامترهای تاثیر گذار در طراحی الگوی آتشباری به دو گروه عمده شامل پارامترهای قابل کنترل (پارامترهای هندسی انفجار، خواص مواد منفجره و تأخیرهای زمانی) و پارامترهای غیر قابل کنترل (خصوصیات ژئومکانیکی تودهسنگ و تأثیرات جوی) تقسیمبندی میشوند[3]. طراحی الگوی آتشباری مهمترین مرحله در تامین خردایش مطلوب میباشد. جهت تأمین 3 ناشی از انفجار، پرتاب سنگ 2 خردایش مطلوب، محدودیتهای اجرایی مانند عقبزدگی ، محدودیت شرایط زمین شناسی و… وجود دارد. از بین این محدودیتها، عقبزدگی و پرتاب سنگ از بزرگترین و مهمترین معضلات عملیات آتشباری در معادن روباز هستند. عقبزدگی یکی از پدیده های منفی در انفجار معدن روباز است که تأثیر مهمی روی پایداری شیب دارد. در صورت عدم کنترل این مشکل، کاهش در شیب نهایی معدن لازم بوده و در نتیجه کاهش بازیابی 1. Fragmentation 2. Back break 3.Flyrock 5 کانه و افزایش نسبت باطلهبرداری را در پی خواهد داشت. این پدیده علاوه بر ایجاد خطراتی نظیر ریزش پله و یا بالا بردن احتمال سقوط ماشینآلات، باعث بروز مشکلاتی در سیکل بعدی آتشباری بهدلیل فرار 1 گازها از تركهای ایجاد شده و تولید قطعات بزرگ میگردد[4]. از دیگر پیامدهای خطرناك و نامطلوب عملیات انفجار معدن، پرتاب سنگ میباشد. وقتی که قطعات سنگ بدون هیچ محدودیتی پرتاب شوند باعث کشته و زخمی شدن افراد و خسارت به ساختمانها خواهد شد. جابجایی سنگ خرد شده بستگی به پارامترهای طراحی، شرایط زمین شناسی و محدودیتهای معدنکاری دارد. وظیفه آتشبار تعیین مرزهای محدوده انفجار و تطبیق آن با قوانین ایمنی میباشد[5]. با طراحی یک الگوی حفاری و آتشباری بهینه، میتوان علاوه بر دانهبندی مناسب سنگ، کمترین عقبزدگی و پرتاب سنگ ناشی از انفجار را داشته باشیم.