در طی یک قرن گذشته اقتصاد ایران همواره متكی به درآمد نفت بوده است بطوریكه هم اكنون نیز
حدود 80 درصد ارز مورد نیاز كشور از صادرات نفت خام تامین می گردد. كاهش مقطعی قیمت نفت در
بازارهای جهانی و در نتیجه كاهش درآمدهای ملی در نیمه اول دهه 1370 باعث شد كه دولت مجبور
به چاره اندیشی برای كسب درآمد ارزی منابع دیگر شود. از سوی دیگر معادن و صنایع معدنی در تمام
كشورهایی كه از منابع معدنی برخوردارند نقش بسیار مهمی در تولید ناخالص ملی و درآمد سرانه و
اشتغال دارد. در همین راستا سهم صنعت ومعدن در تولید ناخالص ملی ایران طی سالهای قبل 17
درصد بوده كه از این مقدار تنها 0,6 درصد آن به بخش معدن تعلق دارد كه با جهت گیری بعمل آمده
و تسهیلات فراهم شده در ساختار معادن كشور بر اساس آخرین آمارهای بانك مركزی طی دو سال
اخیر این سهم به 1,1 درصد ارتقاء یافته است.
اگرچه ایران از دیدگاه درآمد اقتصادی به عنوان یک كشور نفت خیز صاحب درآمد نفت شهرت یافته و

صادرات مواد معدنی و غیر نفتی در مقایسه با نفت تاكنون مبالغ چشم گیری نبوده است اما پتانسیل
بالای وجود ذخایر معدنی متفاوت وتنوع آنها دركشور سبب شده كه زاویه نگرش اقتصاد دانان و برنامه
ریزان به سمت معادن و صنایع معدنی متمایل شود بطوریكه در آخرین برنامه ریزیهای بعمل آمده
توسط مدیران ارشد معادن كشور 4 برابر شدن سهم معدن در تولید ناخالص ملی تا سال 2010 هدف
گذاری شده است.
با توجه به اینكه كشور ایران از نظر ذخائر معدنی سرزمین ثروتمندی می باشد لذا مواد معدنی می تواند
جایگزین مناسبی برای نفت باشد و استفاده صحیح و مناسب از این پتانسیل بالقوه باعث افزایش تولید
ناخالص ملی ، افزایش درآمد سرانه كشور، رشد وشكوفایی صنایع و اقتصاد كشور، افزایش شاخص های
مختلف بهره وری و در نهایت ارتقای سطح رفاه عمومی جامعه خواهد شد.

ارزش اقتصادی هر معدن به برنامه ریزی و مدیریت آن معدن وابستگی زیادی دارد. افت عیار متوسط، افزایش
هزینه های معدنكاری و توجهات زیست محیطی، این اطمینان را به ما میدهد كه كه این فاكتورها از مسائل مهم
برنامه ریزی تولید معادن خواهند بود. عملیات و مدیریت یک معدن روباز بزرگ باعمر چندین ساله یک كار
بسیار بزرگ و پیچیده میباشد. تكنیكهای بسیار زیادی برای بهینه سازی مسائل مهم در معدن ارائه شده است
اما برنامه ریزی بهینه تولید در طول عمر معدن هنوز حل نشده باقی مانده است. تعیین پیت بهینه و برنامه ریزی
معدن یک عملیات دینامیكی میباشد. مسئله تعیین حد نهایی را میتوان بوسیله الگوریتم گرافی لرچ و گروسمن
یا روش جریان شبكهای پیكارد حل كرد. این روشها بر پایه مدل بلوكی كانسار میباشد. طراحی پیت بهینه نقش
مهمی را در برنامه ریزیتولید معادن ایفا می .كند مسئله برنامه ریزی تولید با فضای تركیبی از معدنكاری
واحدهایی بنام ماده معدنی و باطله سروكار دارد كه این واحدها دارای خصوصیات مربوط به خود میباشند و
جایگاه مربوط به خود را دارند. تمامی محدوده مسئله كه جهت برنامه ریزی تولید در نظر گرفته شده است
بوسیله یک ماتریس سه بعدی نشان داده میشود كه بنام مدل بلوكی شناخته میشود. هر جزء از این ماتریس
(یک بلوك) دارای حجم، مكان مربوط به خود و مقدار ماده معدنی تخمین زده شده میباشد. مفهوم مسئله برنامه
ریزی تولید یعنی تعیین ترتیب و توالی استخراج این جزءها (بلوكها) در طول مدت زمان معین بهطوریكه ارزش
استخراج شده آنها به بالاترین حد خود برسد.
بیشتر مشكلات جهت یک برنامه ریزی تولید مناسب ناشی از محدودیتهای تحمیلی میباشد كه عبارتند از :
-1 محدودیتهایی كه مربوط به استخراج خود بلوكها میباشند و در ارتباط با سایر بلوكها است (محدودیتهای
ترتیبی ).
-2 محدودیتهایی كه اهداف كمیت و كیفیت را مشخص میكند (محدودیتهای تولید ).
در معادن روباز محدودیتهای ترتیبی مربوط به مسائل شیب معدن و طرز قرارگیری بلوكها بر روی یكدیگر می شود
و محدودیتهای تولید مربوط به مسائل مقدار تولید، كیفیت آن و سایر مسائل دیگر می باشد. بهینهسازی و برنامه
ریزی مدل زمین شناسی معمولا یک كار وقت گیر میباشد، در این رابطه تكرار و تغییر پارامترهای عملیاتی كه
باعث بهینه سازی نتایج میشوند، كار بسیار طاقت فرسایی میباشد .

3
مدلسازی عملیات بهینه سازی، یک تدبیر هوشمندانه را جهت فراهم كردن این عملیات طلب میكند. در این
پ ایاننامه پس از معرفی معدن آهن سنگان و نرمافزارهایWhittle 4x و NPVScheduler با بهره گرفتن از دو نرمافزار
فوقالذكر و همچنین كمك گرفتن از نرم افزار DatamineStudio طراحی محدوده نهایی و برنامه ریزی معدن
آهن سنگان انجام و نتایج آن با یكدیگر مقایسه خواهند شد د. ر مرحله اول با بهره گرفتن از این دو نرم افزار و با استفاده
از الگوریتم لرچ و گروسمن، محدوده نهایی پیت بدست آورده می شود و پیتهای لانه ای تولید خواهد شد. در نهایت
با بهره گرفتن از داده های ورودی و الگوریتمهای ابتكاری بكار برده شده در این نرمافزارها، برنامه ریزی تولید
معدن آهن سنگان انجام خواهد شد.در این پایان نامه اهداف زیر دنبال می شود :
-1 ارا ئه یک برنامه جامع تولید
-2 افزایش NPV معدن از طریق یک برنامه ریزی هوشمندانه
-3 ارائه روش كلی برنامه ریزی تولید معادن
-4 تعیین حساسترین پارامتر اقتصادی از طریق آنالیز حساسیت
-5 نتایج وپیشنهادات سازنده در راستای ارتقا NPV معدن

تونلها از جمله سازه های هستند که در طرح ها و پروژه های مختلف عمرانی و معدنی از قبیل طرح های
آب رسانی، سیستمهای حمل و نقل شهری و برون شهری، بازکردن معادن و استخراج مواد معدنی از جایگاه
خاص و برجسته ای برخوردارند.
در گذشته برای حفر چاه یا تونل از ابزار آلات ابتدایی نظیر بیل و کلنگ استفاده می شد ولی با توسعه
نیاز بشر، ابزارهای مناسب تر و کامل تری طراحی و ساخته شد. با اختراع مواد منفجره، تحولی جدید در زمینه
حفاری پدید آمد.
و اکنون با ابداع ماشین های پیشرفته حفرتونل نظیر ماشین های بازویی (رودهدر) و ماشین های حفر تمام
مقطع (T.B.M)، پیشرفت قابل توجهی در حفر تونلها حاصل شده است با این حال هنوز در ایران اکثر
حفاری های تونل به روش سنتی صورت می گیرد که استفاده از جامبو دریل ها هم نتوانسته باعث افزایش سرعت
و بازدهی شود.

رودهدر (Road Header) به عنوان ماشین حفار بازویی از جایگاه ویژه ای برخوردار است این
دستگاه از مزایایی نظیر عدم خطر انفجار، پیش شکستگیهای کم، حفاری های منظم، نیروی انسانی کم،
آلودگی کمتر و سرعت پیشروی بالا برخوردار است که کاهش زمان اجرای پروژه و در نتیجه افت هزینه ها و
افزایش سود را به همراه دارد.
مواردی همچون هزینه اولیه بالا، هزینه مونتاژ، محدودیت فعالیت در مقاومت فشاری بالای سنگها از
جمله معایب این دستگاه می باشد. در این پروژه، سعی بر آن است تا عملکرد رودهدر در تونل امام زاده هاشم
بررسی و با روش های سنتی حفاری مقایسه گردد که امید است گامی در راستای تقویت صنعت تونلسازی کشور
باشد.

اکتشاف کانسارها، فرایندی مرحله ای بوده که در مقیاس کوچک و در منطقه ای وسیع آغاز شده، سپس
به مناطق کوچک تبدیل میشود و سرانجام پس از اجرای مطالعات تفضیلی اب انتخاب محل هـایی بـ رای
حفاری به منظور دست یافتن به ذخایر معدنی پنهان پایان میپذیرد. شناسایی مناطق امید بخش اولیـه،
نخستین گام در اکتشافات مقدماتی است که در آن از روش های گوناگونی مانند روش هـای ژئـوفیزیکی
(مغناطیس سنجی و …)، ژئوشیمیایی (نمونه بـرداری از رسـوبات رودخانـه ای و … )، سیـستم اطلاعـات
جغرافیایی و … استفاده می شود . علم سنجش از دور یکی از روش های نوینی است که می تواند جــهت
شناسایی مناطق امید بخش در مقیاس ناحیه ای در کنار لایه های اطلاعاتی دیگر به کارگرفته شود و بـا
دقت و سرعت بالای خود، هزینه های مربوطه را تا حد امکان کاهش دهد.

 شناسایی مناطق امید بخش
اکتشاف کانسارها، فرایندی مرحله ای بوده که در مقیاس کوچک و در منطقه ای وسیع آغاز شده، سپس
به مناطق کوچک تبدیل میشود و سرانجام پس از اجرای مطالعات تفضیلی اب انتخاب محل هـایی بـرای
حفاری به منظور دست یافتن به ذخایر معدنی پنهان پایان میپذیرد . در یک مقیاس کوچک ابتدا بایستی
بر اساس ویژگی های زمینشناسی و اطلاعات موجود، مناطق دارای پتانسیل برای وجود ذخـایر معـدنی
تعیین شوند . در اکتشافات میان مقیاس، قسمت هایی از مناطق مورد اکتشاف بر اساس شواهد حاصـل از
تهیه نقشه های زمین شناسی ، برداشت های ژئوفیزیکی ، ژئوشیمیایی و نیز موقعیت اندیس های شـناخته
شده معدنی، برای مراحل بعدی اکتشاف انتخاب می شوند. با شناسایی مناطق مساعدتر مـی تـوان اهـداف
اکتشافی را به طور مستقیم انتخاب کرد ه یا مرحله دقیقتری را طراحی ن مود. در نهایت این فرایند منجـر
به نقشهای میشود که نشان دهنده مناطق دارای پتانسیل و در الویت برای وجود ذخایر معدنی میباشد.
البته تصمیمگیری برای حفاری بر اساس در نظر گرفتن همزمان عوامل زیادی نظیر تایید انواع روش های
اکتشافی نظیر ژئوفیزیک، ژئوشیمی، دورسنجی ، زمین شناسی، دستیابی فیزیکی ، عوامل اقتصادی و غیره
 میباشد که لازم است مورد بررسی قرار گیرند.

شناسایی اولیه مناطق امید بخش ، نخستین گام در انجام مراحل اولیه اکتشافات بشمار می رود که در آن
از روش های گوناگونی مانند روش های ژئوفیزیکی (مغناطیس سنجی و …)، ژ ئوشیمیایی (نمونه بـرداری
از رسوبات رودخانه ای و … )، سیستم اطلاعات جغرافیایی و … استفاده می شود. علاوه بر روش های گفته
شده، روش های مختلف اکتشافی وجود دارند که هر روش ممکن است به مشخص شدن تعداد ی نـواحی
امید بخش منجر شود ولی به دلیل محدودیت مالی و زمانی ف قط تعداد اندکی از این منـاطق بـه عنـوان
الویت اکتشافی انتخاب شوند . در نتیجه در انتخاب این مناطق باید حداکثر دقت در نظر گرفته شود . پس
اگر به جای بررسی جداگانه هر روش اکتشافی، روش های مختلف در ارتباط با یکدیگر مورد بررسی قرار
گیرند و خصوصیات روش های مختلف در یک چهارچوب وابسته به هم تجزیه و تحلیـل شـوند، انتخـاب
بهترین نواحی برای تمرکز عملیات اکتشافی با دقت بیشتر و ریسک کمتـر صـورت خواهـد گرفـت . علـم
5
سنجش از دور یکی از روش های نوینی است که می تواند جـهت شناسایی مناطق امید بخش در مقیاس
ناحیه ای در کنار سایر لایه های اطلاع اتی دیگر به کارگرفته شود و با دقت و سرعت بالای خـود، هزینـه
های مربوطه مراحل بعد را تا حد امکان کاهش دهد[17]

 کانیهای موجود در پوسته زمین به جهت اهمیت و ارزشی که برای انسانها به همراه داشته اند همـــواره مورد
توجه انسان بوده است و تلاش برای یافتن کانسارهای جدید و یا گسترش و استفاده هر چه بیشتر از کانســـارهای
موجود همچنان ادامه دارد.
 با توجه به پیشـــرفت روز افزون تکنولوژی و استفاده از این مواد در صنایع مختلف به عنوان ماده اولیه یا مواد
مورد نیاز هماکنون کانیهای اقتصادی یکی از ارکان اصلی در اقتصاد هر مملکت محسوب میشوند.
یکی از مهمترین موادی که در صنعت و رشد اقتصادی یک کشور نقش بسزایی دارد، آهن میباشد. کانیهای آهندار
جز لاینفک و مهمترین ماده در صنایع فولادسازی هر کشور است، صنعت فولاد هماکنون جز صنایع مهم و
استراتژیک کشورها میباشد که بی شک در توسعه و پیشرفت آن کشور نقش بسزایی دارد. همچنین قابل ذکر است
که صنعت فولاد از چنان اهمیتی برخوردار است که آن را صنعت مــادر نیز مینامند.
 فراوانی مواد آهندار در طبیعت به حدی است که این عنصر در ردهبندی فراوانی فلزات چهارمین فلز موجود در
پوسته زمین به شمار میرود . پراکندگی کانسارهای آهن به صور مختلف ماگمایی و گرمابی و رسوبی است که از
نظر ارزش اقتصادی نوع ماگمایی و رسوبی اهمیت زیادی دارند .
 بعلت فراوانی مواد آهندار در پوسته زمین تقریباً در تمام قارههای کره زمین کانسارهای آهن یافت میشود و به
همین جهت این کانسارها کم و بیش در هر کشوری اکتشاف و بهره برداری میگردد.
 ترکیبات مختلف آهن به صورتهای بسیار مختلفی وجود دارند که از میان این ترکیبات بیشمار تنها کانیهای
معدودی از نظر اقتصادی حائز اهمیت میباشند بعضی از این ترکیبات عبارتند از :
– مگنتیت : با فرمول (Fe۳O۴): این کانی یک ترکیب اکسیدی آهن است که دارای وزن مخصوص 5/7 و به رنگ
سیاه می باشد. در سیستم بلور شناسی به صورت کوبیک متبلور می شود و دارای بیشترین ارزش اقتصادی در بین
کانیهای آهن است. این کانی دارای خصوصیت مغناطیسی بسیار بالایی میباشد و به شدت خاصیت مغناطیسی از
خود نشان میدهد.
– هماتیت : با فرمول (Fe۲O۳): این کانی نیز یک ترکیب اکسیدی آهن است که دارای وزن مخصوص 5/2 و به رنگ
قهوهای میباشد. در سیستم بلورشناسی به صورت تتراهدرال متبلور میشود و بعد از مگنتیت از ارزش اقتصادی
٣
بیشتری برخوردار است متاسفانه بازیابی و فرآوری آهن از این کانی در کشورما تاکنون انجام نمیشد، هر چند
تحقیقاتی در این زمینه در حال شکلگیری است که بهترین مثال آن استفاده از کنسانتره هماتیتی در طرح گندله
سازی شرکت گلگهر است که جهت بازیافت و فرآوری آهن از باطله هماتیتی، طی فرایند خاصی کنسانتره هماتیتی

تولید میشود.
 شاید به جرات بتوان گفت که دو کانی فوق مهمترین و اقتصادی ترین کانی های آهن میباشند هر چند که
کانیهای دیگری نیز از آهن در طبیعت وجود دارند که از لحاظ اقتصادی چندان مهم نیستند مثل سیدریت،
لیمونیت، گوتیت، شاموزیت و…
 عیار کانسارهای آهن ایران را بین 50 تا 60 درصد برآورد مینمایند. از نظر میزان عیار آهن معادن آهن ایران از
وضعیت مطلوبی در سطح جهان برخوردار هستند. مهمترین کانیهایی که همراه کانیهای آهن یافت میشوند کانیهای
ایلمنیت و آپاتیت و گاهی سولفیدها و کانیهای مختلف مس میباشد که بسته به نوع کانسار (ماگمایی یا رسوبی یا…)
کانیهای پاراژنز همراه کانۀ آهن تغیر میکند .
 در حال حاضر پنج سازند آهنی در ایران شناخته شده است این سازندها عبارتند از :
الف) مگنتیت
ب ) مگنتیت – هماتیت
ج ) هماتیت – سیدریت
د ) لیمونیت