انتخاب مکان مناسب برای یک فعالیت در سطح یک کشور، استان یا شهر یکی از تصمیم های اساسی برای انجام یک طرح گسترده است که نیازمند تحقیق از دیدگاه های مختلف می باشد. به منظور مکان یابی باید حجم زیادی از اطلاعات جمع آوری، ترکیب و تجزیه و تحلیل شوند تا ارزیابی صحیحی صورت پذیرد. معدن سنگ آهن سنگان در استان خراسان رضوی (شمال شرقی ایران) در فاصله ??? کیلومتری جنوب شرقی مشهد و ?? کیلومتری شمال شهر سنگان از توابع شهرستان خواف، در منطقه ای به عرض جغرافیائی ??? و??? و طول جغرافیایی ? ?? و??? واقع شده است. با توجه به تأمین مواد اولیه دو واحد 800 هزار تنی احیا مستقیم مجتمع فولاد خراسان مجموعاً به میزان 6/1 میلیون تن ظرفیت فاز اول 6/2 میلیون تن گندله در سال به فولاد خراسان اختصاص یافته و در راستای برنامه های افزایش تولید فولاد کشور و تأمین خوراک کارخانه های فولادسازی در دیگر شهرهای استان و کشور، ظرفیت فاز دوم نیز به میزان 6/2 میلیون تن گندله در سال (با احتساب فاز اول جمعاً 2/5 میلیون تن) تعیین شده است. بنابراین برای تأمین 6/2 میلیون تن گندله فاز 2 نیاز به یک کارخانه فرآوری سنگ آهن علاوه بر کارخانه فاز 1 معدن سنگان در این معدن نیاز می باشد که تعیین محل مناسب این کارخانه از اساسی ترین کارهای توسعه فاز 2 می باشد. در این تحقیق برای انتخاب محل کارخانه فرآوری فاز 2 و سد باطله معدن سنگان ابتدا اثرات احداث و بهره برداری کارخانه فرآوری و سد باطله بر منطقه مورد مطالعه بررسی شده و پس از شناخت عوامل موثر در انتخاب محل کارخانه فرآوری و سد باطله و آشنایی با تکنیک های مختلفی که توانایی تصمیم گیران را برای تعیین محل مناسب برای این مکان ها افزایش می دهند، با کنار هم قرار دادن این عوامل و روش ها و همچنین استفاده از نرم افزارهای مناسب اقدام به مکان یابی محل های مناسب برای کارخانه و سد باطله، معدن سنگ آهن سنگان کرده و در نهایت نتایج حاصل از عملیات مکان یابی به صورت خروجی نمایش داده شد. برای انتخاب محل کارخانه ابتدا منطقه مناسب برای احداث کارخانه با استفاده از gis تعیین شده است که از روش همپوشانی نقشه ها برای تعیین محل کارخانه بهره گرفته شد. پس از مشخص شدن منطقه احداث کارخانه، به منظور تعیین محل کارخانه در منطقه مذکور با بررسی عوامل زیربنائی موثر در انتخاب محل احداث کارخانه، سه محل احتمالی برای احداث کارخانه مشخص شد. در مرحله بعد با توجه به عوامل مختلفی همچون نزدیکی به معدن، کارخانه و سایت اداری، استفاده از امکانات موجود، فاصله تا راه آهن، فاصله تا سد باطله، استفاده از تأسیسات زیربنایی کارخانه فاز1، نزدیکی به منابع آب، فاصله تا پست برق، قرار نداشتن در مسیر باد، دارای شیب مناسب برای پمپ باطله به سد باطله، نزدیکی به راه اصلی معدن، میزان خاکبرداری برای تسطیح زمین، طول نوارنقاله (فاطله از سنگ شکن)، نزدیکی به کارگاه ها و امکانات و با استفاده از روش های تصمیم گیری چند معیاره فازی گزینه برتر انتخاب شده است. همچنین برای تعیین محل سد باطله دو گزینه a و b با توجه به 4 معیار ارزیابی شدند که در نهایت انتخاب گزینه مناسب با استفاده از روش ahp فازی صورت گرفت.

امروزه موضوع پایداری شیب های سنگی معادن روباز با افزایش روزافزون مقیاس این پروژه ها اهمیت بیشتری یافته است. پیچیدگی مکانیزم های شکست این شیب های بزرگ مقیاس سبب شده است که روش های معمول به طور کامل قادر به تحلیل و پیش بینی چنین رخدادهایی نباشند. علت اصلی این امر را می توان به تعدد پارامترهای کنترل کننده پایداری و از طرف دیگر اندرکنش موجود میان این پارامترها ربط داد. برای فائق آمدن بر این مشکل، در این تحقیق یک رویکرد سیستمی معروف بنام رویکرد سیستم های مهندسی سنگ (res) مورد توجه قرار گرفته است. در اکثر کاربردهای قبلی این رویکرد، در قسمت تعیین اندرکنش پارامترها از روش کدگذاری سنتی ماتریس اندرکنش استفاده شده است، که این روش قادر به تشریح درست اندرکنش ها نبوده و کاملاً جنبه ذهنی و تخمینی دارد. تلاش هایی نیز در جهت بهبود رویکرد و تلفیق آن با سایر نظریه ها انجام شده است که در عمل کاربرد مهم و چشمگیری از آنها مشاهده نشده است. از این رو در تحقیق حاضر تلاش بر این بوده است که این رویکرد به عنوان اصلی ترین رویکرد سیستمی در مهندسی سنگ از طرق مختلف بهبود یابد، به صورتی که قابلیت استفاده در مسائل پایداری شیب های معادن روباز را داشته باشد. برای این منظور در مرحله اول، رویکرد res متداول در یک مسئله کلی پایداری شیب های سنگی در منطقه ای در شمال شرق ایران مورد استفاده قرار گرفته و نتایج و خروجی های این رویکرد سیستمی مشاهده و تحلیل شده اند. نتایج به دست آمده با نتایج روش تجربی رده بندی شیب های سنگی (smr) در همان منطقه مقایسه شده اند که این مقایسه حاکی از تطبیق نسبتاً خوب نتایج دو روش در رده بندی پایداری شیب های سنگی مهندسی شده بوده است. در مرحله بعد، به عنوان یک ایده جدید و یک بهبود کلی در رویکرد res، یک روش کدگذاری احتمالاتی ماتریس اندرکنش (pesq) ارائه شده است که طی آن با اختصاص احتمال های متفاوت به مقادیر مختلف کدهای اندرکنش، فرآیند کدگذاری از حالت قطعی خارج شده و بدین ترتیب تمام مراحل رویکرد و در نتیجه کل سیستم به صورت احتمالاتی در آمده است. در مرحله سوم و به عنوان یکی از سهم های اصلی تحقیق رساله، از طریق بهینه سازی الگوریتم یک بهبود صورت گرفته قبلی در رویکرد res شامل استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی برای کدگذاری غیرذهنی ماتریس اندرکنش، یک شاخص ناپایداری شیب های معادن روباز (msii) توسعه داده شده است. برای این منظور 18 پارامتر موثر بر سیستم پایداری شیب های معادن روباز انتخاب شده و طبقه بندی آنها با توجه به نقش هر پارامتر در ایجاد ناپایداری شیب و با در نظر گرفتن مقیاس متفاوت پروژه های معادن روباز انجام گردیده است. کدگذاری ماتریس اندرکنش شیب های معادن روباز از طریق تشکیل یک پایگاه داده های جامع از وضعیت پایداری و اطلاعات کامل شیب های معادن روباز در نقاط مختلف جهان و استفاده از قابلیت یادگیری شبکه های عصبی همراه با اعمال بهینه سازی هایی در معماری شبکه انجام گرفته است. پس از محاسبه شاخص برای تمام شیب های موجود در پایگاه داده های آموزش شبکه، سطوح خطر ناپایداری تعریف شده و شاخص پیشنهادی با استفاده از اطلاعات جدید خارج از پایگاه داده های کدگذاری مورد اعتبارسنجی قرار گرفته است. نتایج این اعتبارسنجی نشان داده است که پیش بینی های msii تا حد بسیار زیادی منطبق با مشاهدات منطقه ای (رفتار واقعی شیب ها) هستند. بدین ترتیب قابلیت کاربرد و اعتبار شاخص پیشنهادی در ارزیابی پتانسیل ناپایداری شیب های معادن روباز تأیید گردیده است. با توجه به این که این شاخص در اعتبارسنجی ها با استفاده از مشاهدات واقعی دقت بالایی را از خود نشان داده است، انتظار می رود که در آینده و در کاربردهای دیگر نیز قادر باشد پیش بینی های درستی را از ارزیابی پتانسیل ناپایداری شیب های معادن روباز ارائه نماید.

از کار افتادن سیستم ها، موجب وقوع اختلال در سطوح مختلفی شده و می تواند به عنوان تهدیدی برای جامعه تلقی گردد. از این رو کاربران انتظار دارند که سیستم ها، اطمینان بخش و ایمن باشند. برای تامین این انتظار، بررسی مقوله مهم قابلیت اطمینان در تمامی صنایع ضرورت دارد. در معدنکاری و صنایع معدنی، تجهیزات حفاری مهمترین واحد عملیاتی در معادن روباز بوده و از کار افتادن کل و یا بخشی از آن ها، می تواند به عنوان تهدیدی در کاهش تولید و سودآوری معدن تلقی گردد. اگرچه تاکنون تحقیقات گسترده و مهمی در زمینه ارزیابی قابلیت اطمینان و در دسترس بودن سیستم های مهندسی در دنیا ارائه شده است، اما تجهیزات حفاری از این مقوله بی بهره بوده و بررسی های صورت گرفته در مورد این گونه تجهیزات عمدتاً بر پایه تجربیات و قضاوت های مهندسی بوده است. به منظور جلوگیری از توقف های ناخواسته و افزایش عملکرد دستگاه های حفاری، اطلاع از شرایط کاری دستگاه ها و کنترل آماری دقیق آن ها یکی از رهیافت های عملی به شمار می آید. یکی از تکنیک های توانمند برای پیش بینی خرابی ها و عملکرد مناسب دستگاه در یک زمان مشخص، ارزیابی آماری و احتمالاتی قابلیت اطمینان است. با استفاده از این رهیافت می توان احتمال عدم خرابی و عملکرد مطلوب دستگاه در یک بازه زمانی مشخص را تخمین زد. در این تحقیق، پس از ارائه مفاهیم احتمال، تعاریف و مدلسازی قابلیت اطمینان در فصل دوم، به معرفی دستگاه های حفاری دورانی در فصل سوم پرداخته شده است. درفصل چهارم تحقیق، به ارائه زیرسیستم های عملیاتی دستگاه های حفاری پرداخته شده است. بر این اساس، زیرسیستم های پنجگانه، هیدرولیک، الکتریک، هوای فشرده، حفاری و حرکت برای ماشین های حفاری معدن مس سرچشمه ارائه گردیده است. مدلسازی قابلیت اطمینان هر یک از زیرسیستم های ماشین های حفاری و نیز ناوگان حفاری معدن در فصل پنجم ارائه شده است. در فصل ششم تحقیق، با تاکید بر حفظ عملکرد هر یک از زیرسیستم ها در قابلیت اطمینان 90%، به ارائه برنامه تعمیر و نگهداری پیشگیرانه زیرسیستم های مختلف ماشین های حفاری پرداخته شده است. بر اساس برنامه تعمیر و نگهداری ارائه شده، قابلیت اطمینان ناوگان حفاری معدن تا 98% بهبود خواهد یافت. در پایان، جزئیات تعمیر و نگهداری پیشگیرانه برای هر زیرسیستم به صورت مجزا ارائه شده است.

تعیین عیار حد بهینه در طول سال های عمر معدن از مسایل مهم و بنیادی در اقتصاد و طراحی معادن است. در دهه های اخیر این عملیات بهینه سازی با هدف بیشینه کردن ارزش خالص فعلی مورد توجه قرار گرفته است. با توجه به اهمیت اقتصادی این پارامتر و طبیعت پویای آن، هدف از تحقیق حاضر محاسبه ی عیارهای حد بهینه ی معدن سنگ آهن شماره 1 شرکت معدنی و صنعتی گل گهر سیرجان در پوش بک استخراجی طرح 5 ساله ی 1391 تا 1395 بوده است. در جامع ترین نظریه ی موجود در این که توسط لین ارائه شده تنها فروش یک محصول نهایی در نظر گرفته شده است. از این رو و با توجه به قابلیت فروش سه محصول (محصول دانه بندی شده، کنسانتره و گندله) در این معدن، در ابتدا مدل بهینه سازی بر اساس روند عملیاتی معدن، توسعه داده شده است. سپس با تعیین تابع هدف مساله، روش حذفی جستجوی نسبت طلایی و روش فرا ابتکاری رقابت استعماری برای حل آن به کار رفته است. برای این منظور از برنامه ی توسعه داده شده در نرم افزار matlab r2011a بهره گرفته شده است. بر اساس نتایج به دست آمده، مقدار ارزش خالص فعلی با روش جستجوی نسبت طلایی برابر با 74/18486 میلیارد ریال و با الگوریتم رقابت استعماری برابر با 49/18142 میلیارد ریال حاصل گردیده است. برای حل مساله تعداد تکرارها در روش جستجوی نسبت طلایی برای هر 5 سال برابر با 18 و در روش رقابت استعماری کم تر از 18 بوده است. هم چنین فرآیند محاسباتی و برنامه نویسی جستجوی نسبت طلایی بسیار ساده تر از الگوریتم رقابت استعماری بوده است. بنابراین در حالت کلی، روش جستجوی نسبت طلایی برای حل مساله در این پژوهش از اولویت بالاتری برخوردار بوده است. در انتها با بهره گیری از نتایج این بهینه سازی، برنامه ریزی تولید در معدن برای طرح 5 ساله انجام گرفته است. در این برنامه با مد نظر قرار دادن قابلیت انباشت مواد کم عیار می توان 1 سال مازاد بر سال های طرح، کارخانه ی تغلیظ را با حداکثر ظرفیت از طریق انباشت گاه خوراک دهی کرد.

محاسبه ذخیره یکی از هدف های مهم عملیات اکتشافی است و تنها پس از این مرحله است که می توان در مورد کانسار قضاوت و امکان استخراج اقتصادی آن را بررسی کرد. در این تحقیق تخمین ذخیره کانسار سنگ آهن دلکن که در فاصله حدود 83 کیلومتری جنوب غربی کاشمر و 35 کیلومتری جنوب شهرستان بردسکن قرار دارد با استفاده از روش های عکس مجذور فاصله و شبکه عصبی مصنوعی انجام شده است. برای تخمین ذخیره کانسار در ابتدا با استفاده از داده های گمانه های اکتشافی اقدام به مدل سازی سه بعدی کانسار شده و سپس مدل بلوکی کانسار با استفاده از نرم افزار datamine تهیه گردید. بعد از انجام کارهای اولیه بر روی داده های ورودی اقدام به تخمین ذخیره با استفاده از روش عکس مجذور فاصله گردید. بر این اساس میزان ذخیره و عیار متوسط fe برای عیار حد 19% با وزن مخصوص 3/4 تن بر متر مکعب به ترتیب 1474 هزار تن و 94/31% به دست آمد. سپس تخمین ذخیره با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی صورت گرفت. برای مدل سازی از دو شبکه پس انتشار خطا و شبکه شعاعی استفاده گردید. برای آزمایش شبکه ها از دو رویکرد مختلف استفاده شده است. در رویکرد اول 14 گمانه به صورت تصادفی به دو دسته گمانه های آموزش و آزمون تقسیم شده است. در این رویکرد اطلاعات گمانه های آموزش در آموزش شبکه و اطلاعات گمانه های آزمون به منظور آزمون شبکه مورد استفاده قرار گرفته است. در رویکرد دوم بدون در نظر گرفتن این نکته که هر داده متعلق به کدام گمانه است، از میان کل داده های 14 گمانه، داده های آموزش و آزمون شبکه به صورت تصادفی انتخاب شده است. برای طراحی این دو شبکه 70% داده ها برای آموزش و 30% باقیمانده برای تست انتخاب شده اند. در نهایت با توجه به ضرایب همبستگی و جذر میانگین مربعات خطا (rms) حاصل از هر دو شبکه می توان نتیجه گرفت که شبکه عصبی شعاعی در هر دو رویکرد نتایج ضعیف تری را نسبت به شبکه پس انتشارخطا نشان می دهد. همچنین شبکه پس انتشار خطا در رویکرد دوم دارای نتایج بهتری نسبت به رویکرد اول است. بنابراین شبکه پس انتشار خطا در رویکرد دوم با دو لایه پنهان و با تعداد 18 نرون در لایه اول و 15 نرون در لایه دوم و تابع محرک تانژانت هایپربولیک در هر دو لایه و با ضرایب همبستگی که برای داده های آموزش و تست به ترتیب 97/0 و 75/0 به دست آمد به عنوان شبکه بهینه انتخاب شد که از این شبکه به منظور تخمین ذخیره استفاده گردید. با استفاده از این روش میزان ذخیره و عیار متوسط fe برای عیار حد 19% به ترتیب1960 هزار تن و 5/44% به دست آمد. پس از انجام تخمین ذخیره برنامه ریزی تولید انجام شد که با اتمام برنامه ریزی طول عمر پروژه تقریبا معادل 6 سال در قالب 3 پوش بک و 6 فاز استخراجی با ارزش خالص فعلی (npv) معادل431 میلیارد ریال به دست آمد.

از کار افتادن سیستم ها، موجب وقوع اختلال در سطوح مختلفی شده و می تواند به عنوان تهدیدی برای جامعه تلقی گردد. از این رو کاربران انتظار دارند که سیستم ها، اطمینان بخش و ایمن باشند. برای تامین این انتظار، بررسی مقوله مهم قابلیت اطمینان در تمامی صنایع ضرورت دارد. در معدنکاری و صنایع معدنی، سیستم ترابری یکی از مهمترین واحد های عملیاتی در معادن روباز بوده و از کار افتادن کل و یا بخشی از آن ها، می تواند به عنوان تهدیدی در کاهش تولید و سودآوری معدن تلقی گردد. تاکنون تحقیقات گسترده و مهمی در زمینه ارزیابی قابلیت اطمینان و در دسترس بودن سیستم های مهندسی در دنیا ارائه شده است، اما بررسی های صورت گرفته در مورد ماشین های بارگیری و باربری عمدتاً بر پایه تجربیات و قضاوت های مهندسی بوده است. به منظور جلوگیری از توقف های ناخواسته و افزایش عملکرد ماشین های ترابری، اطلاع از شرایط کاری ماشین ها و کنترل آماری دقیق آن ها یکی از رهیافت های عملی به شمار می آید. یکی از تکنیک های توانمند برای پیش بینی خرابی ها و عملکرد مناسب دستگاه در یک زمان مشخص، ارزیابی آماری و احتمالاتی قابلیت اطمینان است. با استفاده از این رهیافت می توان احتمال عدم خرابی و عملکرد مطلوب دستگاه در یک بازه زمانی مشخص را تخمین زد. از این رو در پژوهش حاضر ناوگان ترابری معدن مس سرچشمه مورد توجه قرار گرفته است. برای این منظور این ناوگان متشکل از دو سیستم بارگیری و باربری و هر یک از دستگاه ها به عنوان زیر سیستم های آن ها در نظر گرفته شده است. پس از این تقسیم بندی، قابلیت اطمینان و نرخ خرابی هر یک از این سیستم ها که به تنهایی به صورت موازی هستند محاسبه شده است. بر این اساس قابلیت اطمینان برای سیستم بارگیری پس از 100 ساعت از شروع به فعالیت آن 50 درصد کاهش یافته و پس از طی 200 ساعت به 0/2 و برای سیستم باربری پس از 120 ساعت 50 درصد کاهش یافته و پس از گذشت 200 ساعت به 0/15 می رسد. سپس با در نظر گرفتن ترکیب این دو سیستم که با یکدیگر به صورت سری ناوگان ترابری را تشکیل می دهند، قابلیت اطمینان ناوگان ترابری پس از گذشت حدود 65 ساعت از زمان شروع به کار ماشین ها، به 80 درصد رسیده و پس از 200 ساعت با شیب بسیار کمی به صفر نزدیک می شود. در مرحله ی آخر پژوهش، پس از تعیین قابلیت اطمینان سیستم های بارگیری و باربری، با تاکید بر حفظ عملکرد هر یک از ماشین ها در قابلیت اطمینان 80%، به ارائه برنامه تعمیر و نگهداری پیشگیرانه ماشین های مختلف ناوگان ترابری پرداخته شده است. بر این اساس برنامه تعمیر و نگهداری ارائه شده، قابلیت اطمینان ناوگان ترابری معدن را تا 98% بهبود بخشیده است.

محدودیت روش های مرسوم استخراج زغال سنگ برای استخراج لایه های واقع در اعماق زیاد و دارای ضخامت متغیر از یک سو و افزایش قیمت نفت و گاز طبیعی از سوی دیگر سبب شده است، روش های استخراج زغال سنگ مبتنی بر انرژی پاک مورد توجه جدی قرار گیرند. یکی از این روش ها، گازکردن زیرزمینی زغال سنگ (ucg: underground coal gasification) است. در روش ucg، لایه های زغال سنگ با ضخامت های مختلف و در اعماق متفاوت بدون نیاز به عملیات معدن کاری سنتی با یک فرآیند پیشرفته ترموشیمیایی به صورت برجا در زیرزمین به گاز سنتزی (شامل ch4، h2، co و co2) تبدیل می گردد. ucg به شکل های مختلفی قابل پیاده سازی است. در حال حاضر روش احتراق قابل کنترل پسرو (crip: controlled retraction injection point) به صورت دو یا سه کاناله برای اجرای ucg در مقیاس تجاری بیش از سایر روش ها مورد توجه است. روش crip از جهاتی شبیه به روش جبهه کار بلند مکانیزه است با این تفاوت که به جای کندن و انتقال زغال سنگ با اعمال حرارت به آن نیم سوز شده و تبدیل به گاز می شود. این دما که به حدود 1000 درجه سانتی گراد می رسد، به شدت بر روی خصوصیات زغال سنگ برجا و سنگ های مجاور پهنه های استخراجی اثر می گذارد. هدف اصلی این رساله مدل سازی و تحلیل ترمومکانیکی یک پهنه استخراجی ucg بر پایه روش crip، به منظور تعیین ابعاد مناسب پهنه است. بدین منظور در ابتدا با استفاده از روش های آماری و با کاربرد رگرسیون چند متغیره ی غیرخطی یک رابطه تجربی برای برآورد گسترش فضای استخراجی و عرض پهنه و نیز یک روش تجربی برای محاسبه عرض پایه محافظ بین دو پهنه در روش ucg ارایه شده است. از آنجا که در داخل فضای استخراجی ucg پدیده های مختلفی شامل تغییرات مشخصات ژئومکانیکی سنگ های اطراف، واکنش های شیمیایی، تغییر شرایط آب های زیرزمینی و تغییرات شدید دما به طور همزمان اتفاق می افتد، امکان تحلیل همزمان این پدیده ها با استفاده از روش های تحلیلی و تجربی وجود ندارد. به همین دلیل استفاده از روش های عددی به منظور تعیین ابعاد مناسب پهنه های استخراجی سودمند به نظر می رسد. در این رساله از نرم افزار flac3d به منظور تحلیل ترمومکانیکی (thermo-mechanical modeling) پهنه در روش ucg بر پایه روش crip استفاده شده است. به این منظور یک الگوریتم که سازگاری مناسبی با شرایط حاکم بر روش crip داشته باشد، تدوین شده و مدل عددی ucg شامل دو پهنه استخراجی همراه با یک پایه محافظ که در آن ابتدا پهنه اول و سپس پهنه دوم به گاز تبدیل می شود، تحلیل شده است. در الگوریتم مذکور شبیه سازی تخریب سقف، فشار داخلی کارگاه استخراج و تغییر خصوصیات مواد در اثر حرارت در اطراف کارگاه استخراج منظور شده و ابعاد مناسب پهنه استخراجی تعیین گردیده است. در پایان این الگوریتم بر روی لایه m2 کانسار زغال سنگ طبس در منطقه مزینو با ضخامت 5/3 متر پیاده سازی شده است. نتایج حاصل از توزیع تنش های کناری بر روی پایه محافظ نشان می دهد که پهنه ای با عرض 150 متر به همراه یک پایه 42 متری برای طراحی یک مجموعه ucg بر روی لایه زغالی مذکور در عمق 600 متری سطح زمین مناسب است.

عملکرد صحیح و مطلوب یک سیستم تولید در معدن، مستلزم فعالیت صحیح و دسترسی بالای تجهیزات فعال در سیستم می¬باشد. وقوع خرابی¬ در تجهیزات می¬تواند هزینه¬های بسیار بالایی را در برداشته باشد. به منظور بهینه¬سازی عملکرد سیستم، کمینه¬سازی هزینه¬ها، افزایش عمر مفید ماشین¬آلات و جلوگیری از کاهش و قطع تولید ناشی از خرابی ماشین¬آلات، فاکتور مهم قابلیت اطمینان بررسی می¬شود. با استفاده از قابلیت¬اطمینان می¬توان وضعیت کاری تجهیزات را کنترل کرد. به منظور نگهداشتن این ماشین¬آلات در سطح دسترسی و ایمنی مناسب و کاهش ریسک ¬تولید (میزان¬ تولید از دست رفته)، انجام فعالیت¬های نگهداری و تعمیرات(نت) روی ماشین-آلات با تاکید بر حفظ قابلیت ¬اطمینان در یک سطح خاص، از اهمیت بسیاری برخوردار است. در این تحقیق، معدن سنگ آهن سیریز 1 (سادات 5) به صورت یک سیستم تولید شامل زیرسیستم¬های حفاری، بارگیری و باربری در نظر گرفته شده است. با جمع¬آوری داده¬های مربوط به خرابی¬های هر زیرسیستم و انجام تحلیل¬های آماری روی این داده¬ها، تابع چگالی احتمال خرابی هر ماشین مشخص و سپس قابلیت ¬اطمینان هر زیر¬سیستم تعیین شده است. با توجه به ارتباط موازی بین زیرسیستم¬ها، قابلیت ¬اطمینان سیستم¬های حفاری، بارگیری و باربری محاسبه شده است. قابلیت¬ اطمینان سیستم¬ حفاری پس از 50 ساعت به نصف کاهش یافته و بعد از 300 ساعت به صفر می¬رسد. سیستم¬های بارگیری و باربری شرایط بهتری داشته و به ترتیب بعد از حدود 900 و 1100 ساعت فعالیت، قابلیت ¬اطمینان آن¬ها به صفر نزدیک می¬شود. با توجه به ارتباط سری بین سیستم حفاری، بارگیری و باربری، قابلیت¬ اطمینان سیسستم تولید همزمان با سیستم حفاری و پس از 300 ساعت فعالیت صفر می¬شود. بنابراین بهبود شرایط عملیاتی سیستم حفاری می¬تواند وضعیت عملکرد سیستم تولید را ارتقا دهد. به منظور تعیین احتمال بازگشت زیرسیستم¬های بحرانی به شرایط عملیاتی و کاری، قابلیت تعمیرپذیری این زیرسیستم¬ها نیز محاسبه شده ¬است. با توجه به مدل¬های قابلیت ¬اطمینان، برنامه زمانی نت پیشگیرانه برای حفظ عملکرد هر زیر¬سیستم در سطح اطمینان 70% ارائه و سپس تأثیر این زمان¬بندی روی قابلیت ¬اطمینان سیستم¬ها بررسی شد. بعد از اجرای برنامه نت پیشگیرانه، قابلیت اطمینان سیستم باربری در تمام مدت فعالیتش تا 100% بهبود می¬یابد. برای سیستم¬های حفاری، بارگیری و سیستم تولید نیز، قابلیت اطمینان بهبود یافته و مقدار آن برای این سیستم¬ها به ترتیب بین مقادیر 93تا 100%، 99 تا 100%و 93 تا 100 درصد در تمام مدت فعالیت، تغییر می¬کند.

یکی از الزامات مهم در طراحی و اجرای موفق پروژه های عمرانی و معدنی در سنگ، ارزیابی دقیق مقاومت توده سنگ است. امروزه مدلسازی عددی به طور فراگیری به عنوان روشی مناسب برای برآورد مقاومت بکار برده میشود. مهمترین مرحله در مدلسازی عددی توده سنگ، تعریف دقیق شبکه ناپیوستگیها (ساخت مدل هندسی) است. در بسیاری از شیوه های مدلسازی، ناپیوستگیها با استفاده از بعضی فرضهای غیرواقعی از جمله تعداد بسیار کم، قطعی بودن جهت، توزیع یکنواخت و نامحدود بودن گسترش آنها، ساده سازی میشوند. از طرفی، از آنجا که توده سنگ از مواد طبیعی تشکیل شده، ضروری است ویژگیهای هندسی ناپیوستگیها با ماهیت تصادفی تعریف شوند. هدف اصلی در این تحقیق برآورد مقاومت توده سنگ درزه دار دارای ناپیوستگیهای ناپایا با استفاده از مدلی ترکیبی است که اولا از تمامی ساده سازیهای مرسوم مدلسازی اجتناب نموده و ثانیا دارای توانایی شبیه سازی ماهیت تصادفی ویژگیهای هندسی درزه ها باشد. برای این منظور از مدل توده سنگ ترکیبی (srm) متشکل از مدل تصادفی سه بعدی شبکه درزه های مجزا (dfn) و مدل اجزای مجزای pfc3d استفاده شده است. در این راستا به تهیه و توسعه مدل تصادفی سه بعدی شبکه درزه و برنامه کامپیوتری dfn-frac3d به زبان برنامه نویسی c++ بر اساس مدل ونزیانو پرداخته شده است. این برنامه اکثر قابلیتهای نرم افزارهای تجاری و برنامه های کامپیوتری که تاکنون توسعه داده شده اند را دارا است. مدلسازی تصادفی سه بعدی الگوی درزه داری در نواحی گسلی و همچنین قابلیت نمونه گیری تصادفی با تعداد و اندازه های مختلف از ویژگیهای منحصر به فرد dfn-frac3d است. به منظور بررسی رفتار مقاومتی توده سنگ درزه دار، با در نظر گرفتن مورد مطالعاتی تونل انحراف سد و نیروگاه رودبار لرستان، در ابتدا با استفاده از برداشتهای انجام شده و برآورد ویژگیهای آماری دسته درزه های موجود در این منطقه، مدل هندسی-تصادفی سه بعدی شبکه درزه ها تهیه شده است. مدل هندسی تهیه شده از لحاظ آماری تطابق خوبی با توده سنگ واقعی منطقه نشان داده است. سپس اندازه بلوک معرف (rev) ویژگی مقاومتی با استفاده از مدل srm و با کاربرد شیوه مناسب پیشنهاد شده در این رساله، محاسبه شده است. با در نظر گرفتن ثابت ماندن مقاومت متوسط، کاهش ضریب تغییرات مقاومت و کاهش نسبت پایایی متوسط به ابعاد بلوک (پایایی نسبی)، اندازه rev ویژگی مقاومتی توده سنگ برابر m14×m7×m7 برآورد شده است. بر این اساس، مقاومت متوسط توده سنگ مورد مطالعه، برابر mpa 8 تخمین زده شد. این مقدار در حدود 45 درصد مقاومت تک محوره سنگ سالم است. در نهایت، رابطه بین مقاومت و ویژگیهای هندسی شبکه درزه در اندازه rev، بررسی و پارامتری تحت عنوان اندازه بلوک معرف آماری (srev) معرفی گردیده است. برای مورد مطالعاتی این تحقیق، srev، بلوکی است با ابعاد m14×m7×m7 که در آن شدت حجمی درزه، برابر با بلوک بزرگ و تابع توزیع تجمعی تجربی پایایی درزه دارای اختلاف بیشینه مجاز 15/1 با بلوک بزرگ است.

در استخراج به روش روباز بایستی ابتدا محدوده نهایی معدن تعیین شود. محدوده نهایی شکل و اندازه ی معدن را در آخر عمر معدن نشان می دهد و بیانگر آن است که خارج از این محدوده استخراج ماده ی معدنی به روش روباز یا سطحی اقتصادی نیست. تعیین محدوده نهایی در معادن روباز برای تعیین محل دپوی باطله، کارخانه فرآوری، مسیرهای دسترسی و به ویژه برنامه ریزی تولید از اهمیت خاصی برخوردار است. برنامه ریزی تولید نیز از مسائل مهم در طراحی معادن روباز است. هدف از برنامه ریزی تولید تعیین ترتیب استخراج بلوک های معدنی است به طوریکه اهدافی مانند حداکثر سازی ارزش خالص فعلی یا تأمین عیار کارخانه در بازه های مختلف استخراجی قابل دستیابی باشد. در این پایان نامه برای تعیین محدوده نهایی کانسارهای معدن سنگ آهن مروارید، ابتدا مدل بلوکی زمین شناسی کانسارها، با استفاده از نرم افزار datamine ساخته شد. سپس براساس پارامترهای فنی و اقتصادی، محدوده نهایی این کانسارها با نرم افزارnpv scheduler4 طراحی شد. در ادامه برنامه ریزی تولید کانسارهای معدن مروارید به دو روش ابتکاری و multi miningبا نرم افزار npv scheduler4 انجام شد. در روش ابتکاری چهار کانسار به عنوان یک معدن واحد در نظر گرفته شد و برنامه ریزی تولید آن پس از انتخاب سه پوش بک به عنوان بهترین حالت از 8 حالت در نظر گرفته شده انجام شد، که در آن مجموع تناژ استخراج شده در پنج سال عمر معدن برابر با 1600990 تن با ارزش خالص فعلی 29796467 دلار بدست آمد. اما در روش multi mining با انتخاب تعداد 2 پوش بک برنامه ریزی تولید برای هریک از چهار کانسار جداگانه انجام شد که تناژ کل استخراجی برابر با 1600994 تن با ارزش خالص فعلی 29836787 دلار بدست آمد. در پایان با انجام تحلیل حساسیت بر روی ارزش خالص فعلی قیمت فروش به عنوان موثرترین عامل مشخص شد.

چکیده بهره برداری از معادن نیازمند سرمایه گذاری بالایی است که در صورت شناخت نادرست عوامل موثر بر پروژه، ممکن است این سرمایه گذاری با شکست همراه شود. یکی از مهم ترین خصوصیات کانسارهای فلزی عیار است که به دلیل حجم سرمایه گذاری بالا در حوزه ی اکتشافات این معادن اطلاعات عیاری جامعی از وضعیت کانسار در اختیار نخواهد بود. در این مطالعه به منظور ایجاد مجموعه ای از مدل های عیاری ماده ی معدنی بر خلاف مدل تخمینی برای کانسار سنگ آهن سیریز از روش شبیه سازی زمین آماری استفاده شده است. میزان ذخیره ی ماده ی معدنی حاصل از مدل تخمینی 4/23 میلیون تن با عیار متوسط 666/32 درصد و مقدار متوسط این ذخیره برای مدل های حاصل از شبیه سازی زمین آماری 191/23 میلیون تن با عیار متوسط 680/32 درصد می باشد که بیش تخمینی 9/0 درصدی مدل تخمینی را نشان می دهد. با ساخت مدل اقتصادی برای هر یک از مدل های عیاری و مدل تخمینی، محدوده ی نهایی برای هر یک از مدل های عیاری تعیین شده است. نتایج به دست آمده نشان از کمتر بودن نتایج مدل تخمینی نسبت به مقادیر میانگینمدل های حاصل از شبیه سازی در مقادیر میزان ارزش خالص فعلی و میزان باطله برداری معادل37/2 درصد و 31/1 درصد دارد. اما مقدار ماده ی معدنی قابل استخراج و میزان هزینه ی تولید به ازای واحد فلز بازیابی شده برای مدل های تخمینی نسبت به مدل های حاصل از شبیه سازی به میزان 64/16درصد و 9/2درصد بیشتر است. با استفاده از نتایج حاصل، ریسک در سرمایه به صورت کمی بیان می شود تا سرمایه گذار با حاشیه ی امنیت بیشتری به فعالیت بپردازد.در این بین میزان ارزش خالص فعلی به عنوان مهم ترین شاخصه ی هر محدوده ی نهایی مطرح است که جذابیت پروژهرا برای سرمایه گذار تعیین می کند میانگین ارزش خالص فعلی برای محدوده های نهایی حاصل از مدل های شبیه سازی شده 97/78 میلیون دلار می باشد که این مقدار برای محدوده ی نهایی حاصل از مدل تخمینی 10/77 میلیون دلار می باشد. با توجه به محدوده های نهایی مدل های شبیه سازی شده و مدل تخمینی ناپایداری پوسته نهایی مدل تخمینی نسبت به عدم قطعیت عیاری به وضوح قابل مشاهده است. کلمات کلیدی: عدم قطعیت عیار- تغییرات عیار- شبیه سازی زمین آماری- شبیه سازی گاوسی متوالی- تحلیل ریسک- معدن سنگ آهن سیریز- معدن سنگ آهن سادات

مس یکی از کاربردی ترین فلزات در دنیای صنعت می باشد. نظر به اینکه هزینه سرمایه گذاری در زمینه ی فعالیت های معدنی از جمله استخراج و فراوری، بسیار بالا می باشد، لذا در صورت شناخت نادرست عوامل موثر بر پروژه، ممکن است این سرمایه گذاری با ریسک بالایی همراه باشد. نوسان پارامترهای اقتصادی از جمله قیمت و هزینه ها از مهم ترین عوامل موثر بر پروژه های معدنی است که باید مورد تحلیل و بررسی قرار گیرد. هدف این تحقیق، بررسی عدم قطعیت پارامتر های اقتصادی معدن مس تخت گنبد می باشد. برای این منظور ابتدا با استفاده از روش کریجینگ تخمین ذخیره کانسار انجام گرفته است. میزان ذخیره ماده معدنی اکسیدی مس 072/5 میلیون تن با عیار متوسط 393/0درصد و ماده معدنی سولفیدی مس 59/60 میلیون تن با عیار متوسط 423/0درصد می باشد. در ادامه با ثابت در نظر گرفتن مدل بلوکی عیاری و با استفاده از شبیه سازی پارامترهای اقتصادی نظیر قیمت و هزینه ها به روش مونت کارلو، مجموعه ای از مدل های بلوکی اقتصادی جدید، ایجاد شده است و محدوده ی نهایی برای هر یک از مدل های حاصل از شبیه سازی تعیین شده است. در ادامه نتایج مربوط به محدوده های نهایی حاصل از شبیه سازی، به صورت تابع توزیع نشان داده شده است. مقایسه مقادیر میانگین بدست آمده از مدل های شبیه سازی شده با مدل تخمینی بیانگر نتایج کمی ریسک این پروژه می باشد. این مهم نشان دهنده کمتر بودن نتایج مدل تخمینی نسبت به مقادیر میانگین مدل های حاصل از شبیه سازی در میزان ارزش خالص فعلی معادل4/11%، عیار حد معادل62/9 %، مقدار باطله موجود در محدوده نهایی معادل 65/0%و همچنین نسبت باطله برداری معادل94/1% است. مقدار شاخص npv با فاصله ی اطمینان 95 درصد در بازه 57/3 تا 56/4 میلیون دلار تغییر می کند، اما مقدار میانگین نتایج مدل تخمینی در مجموع فلز استحصال شده از نواحی اکسید و سولفید مس معادل2/0% و میزان درآمد حاصل از محدوده نهایی معادل73/1%، در ماده معدنی قابل استخراج در ناحیه اکسید معادل17/2% و در ماده معدنی قابل استخراج در ناحیه سولفید معادل1% بیشتر از مدل های شبیه سازی می باشد. با آنالیز حساسیت ارزش خالص فعلی نسبت به پارامترهای اقتصادی مشخص شد که حساس ترین پارامترها قیمت محصول مس، نرخ تنزیل سالانه و بازیابی مربوط به ناحیه ی اکسید می باشند و ترقیق ماده معدنی به عنوان کم اهمیت-ترین پارامتر محاسبه گردید. نتایج حاصل از آنالیز حساسیت عیار حد برای محدوده نهایی نشان از حساسیت بالای قیمت محصول و هزینه ها در این آنالیز می باشد. با مقایسه محدوده های نهایی حاصل از شبیه سازی و مدل تخمینی، ناپایداری پوسته نهایی مدل تخمینی نسبت به تغییرات پارامترهای اقتصادی به وضوح قابل مشاهده است. با طراحی هندسی محدوده ی نهایی کانسار میزان ذخیره قابل استخراج اکسیدی مس 99/4 میلیون تن با عیار متوسط 399/0 و این میزان در ناحیه سولفید مس 7/48 میلیون تن با عیار متوسط 439/0 درصد محاسبه گردید.