دانلود پروژه: پیش¬بینی خردشدگی سنگ ناشی از آتشباری با استفاده از شبیه¬سازی مونت¬کارلو

فهرست مطالب

 

عنوان                                                                                                                   صفحه

فصل اول: کلیات

• مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….2

• بیان مساله و ضرورت انجام تحقیق……………………………………………………………………………………………………….2

• اهداف تحقیق…………………………………………………………………………………………………………………………………………4

• فرضیات تحقیق……………………………………………………………………………………………………………………………………..4

• مواد و روش انجام تحقیق………………………………………………………………………………………………………………………4

• پیشینه تحقیق……………………………………………………………………………………………………………………………………….5

• مکان تحقیق…………………………………………………………………………………………………………………………………………..6

• مراحل انجام تحقیق………………………………………………………………………………………………………………………………7

• ساختار فصول……………………………………………………………………………………………………………………………………..7

فصل دوم: تئوری خردشدگی سنگ

2-1 مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………………………….9

2-2 تئوری انفجار………………………………………………………………………………………………………………………………………….9

2-3 عوامل موثر بر خردشدگی سنگ ناشی از آتشباری…………………………………………………………………………….13

    2-3-1 خصوصیات ژئومکانیکی توده سنگ…………………………………………………………………………………………..13

           2-3-1-1 پارامترهای مربوط به سنگ سالم………………………………………………………………………………..14

           2-3-1-2 شرایط درزه و شکستگی­های موجود در سنگ…………………………………………………………..15

    2-3-2 مشخصات ماده منفجره……………………………………………………………………………………………………………..16

    2-3-3 مشخصات طرح آتشباری…………………………………………………………………………………………………………..18

2-4 بررسی نتایج آتشباری…………………………………………………………………………………………………………………………23

2-5 روش­های تعیین میزان خردشدگی…………………………………………………………………………………………………….23

   2-5-1 روش تجزیه سرندی……………………………………………………………………………………………………………………24

   2-5-2 روش آنالیز تصویری……………………………………………………………………………………………………………………24

          2-5-2-1 مراحل انجام آنالیز تصویری………………………………………………………………………………………….24

          2-5-2-2 انواع خطاها……………………………………………………………………………………………………………………26

          2-5-2-3 مزایا و معایب روش آنالیز تصویری……………………………………………………………………………….27

          2-5-2-4 نرم­افزارهای موجود در زمینه آنالیز تصویری……………………………………………………………….28

   2-5-3 روش مدل­های تجربی………………………………………………………………………………………………………………..29

          2-5-3-1 مدل کاز- رام………………………………………………………………………………………………………………..29

          2-5-3-2 مدل JKRMC ……………………………………………………………………………………………………………..32

          2-5-3-3 مدل KCO…………………………………………………………………………………………………………………….34

          2-5-3-4 مدل EBT……………………………………………………………………………………………………………………..38

2-6 نتیجه گیری………………………………………………………………………………………………………………………………………..40

فصل سوم: شبیه­سازی مونت کارلو

3-1 مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………………………..42

3-2 عدم قطعیت و منابع آن در مطالعات ژئومکانیکی………………………………………………………………………………42

    3-2-1 عدم قطعیت پارامتری……………………………………………………………………………………………………………….42

           3-2-1-1 پراکندگی داده­ها………………………………………………………………………………………………………….42

           3-2-1-2 خطای سیستماتیک…………………………………………………………………………………………………….43

    3-2-2 عدم قطعیت در مدلسازی………………………………………………………………………………………………………….44

    3-2-3 عدم قطعیت انسانی…………………………………………………………………………………………………………………..44

3-3 روش­های شبیه­سازی…………………………………………………………………………………………………………………………..44

    3-3-1 شبیه­سازی مونت­کارلو……………………………………………………………………………………………………………….45

           3-3-1-1 انواع روش­های شبیه­سازی مونت­کارلو………………………………………………………………………..46

           3-3-1-2 مزایا و معایب روش مونت­کارلو……………………………………………………………………………………48

           3-3-1-3 گام­های اساسی در شبیه­سازی مونت­کارلو………………………………………………………………….49

   3-3-2 متغیرهای تصادفی………………………………………………………………………………………………………………………52

          3-3-2-1 تابع چگالی احتمال……………………………………………………………………………………………………….52

          3-3-2-2 تابع توزیع تجمعی………………………………………………………………………………………………………..53

   3-3-3 مدل­های آماری…………………………………………………………………………………………………………………………..53

   3-3-4 تولید اعداد تصادفی…………………………………………………………………………………………………………………….55

   3-3-5 تبدیل اعداد تصادفی با توزیع یکنواخت…………………………………………………………………………………….56

   3-3-6 شیوه­های کاهش واریانس…………………………………………………………………………………………………………..57

3-4 نتیجه­گیری………………………………………………………………………………………………………………………………………….58

فصل چهارم: مطالعه موردی؛ معادن سیمان تهران

4-1 مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………………………….60

4-2 بررسی معادن سیمان تهران از لحاظ زمین­شناسی……………………………………………………………………………61

    4-2-1 منطقه بی­بی شهربانو…………………………………………………………………………………………………………………61

    4-2-2 منطقه صفائیه و نثاری………………………………………………………………………………………………………………62

    4-2-3 منطقه مسگرآباد………………………………………………………………………………………………………………………..62

    4-2-4 منطقه لپه زنگ………………………………………………………………………………………………………………………….63

4-3 موقعیت جغرافیایی معادن…………………………………………………………………………………………………………………..63

4-4 وضعیت ذخایر آهک سیمان تهران……………………………………………………………………………………………………..64

4-5 روش استخراج……………………………………………………………………………………………………………………………………..64

4-6 حفاری………………………………………………………………………………………………………………………………………………….64

4-7 آتشباری……………………………………………………………………………………………………………………………………………….65

4-8 مواد منفجره…………………………………………………………………………………………………………………………………………65

فصل پنجم: پیش­بینی خردشدگی انفجاری در معادن سیمان تهران

5-1 مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………………………………..68

5-2 جمع­آوری اطلاعات……………………………………………………………………………………………………………………………..68

5-3 شرح آزمایشات و نتایج حاصل از آن­ها……………………………………………………………………………………………….68

    5-3-1 آزمایش وزن مخصوص………………………………………………………………………………………………………………69

    5-3-2 آزمایش مقاومت فشاری تک محوری……………………………………………………………………………………….70

    5-3-3 آزمایش مقاومت کششی……………………………………………………………………………………………………………82

    5-3-4 آزمایش بار نقطه­ای……………………………………………………………………………………………………………………83

    5-3-5 آزمایش تعیین سختی اشمیت………………………………………………………………………………………………….85

    5-3-6 آزمایش تعیین سرعت موج در سنگ………………………………………………………………………………………..86

5-4 مشخصات طرح انفجاری و ماده منفجره در معدن سیمان تهران………………………………………………………88

5-5 پیش­بینی خردشدگی با استفاده از مدل­های تجربی………………………………………………………………………….89

    5-5-1 مدل کاز- رام…………………………………………………………………………………………………………………………….89

    5-5-2 مدل KCO…………………………………………………………………………………………………………………………………91

    5-5-3 مدل EBT………………………………………………………………………………………………………………………………….93

5-6 معرفی نرم­افزار @risk……………………………………………………………………………………………………………………….95

5-7 شبیه­سازی بر پایه مدل­های تجربی……………………………………………………………………………………………………97

    5-7-1 مدل کاز- رام توسعه یافته………………………………………………………………………………………………………..97

    5-7-2 مدل KCO توسعه یافته………………………………………………………………………………………………………….100

    5-7-3 مدل EBT توسعه یافته…………………………………………………………………………………………………………..102

5-8 نتیجه گیری………………………………………………………………………………………………………………………………………105

فصل ششم: نتیجه­گیری و جمع­بندی……………………………………………………………………………………………..106

نتیجه­گیری…………………………………………………………………………………………………………………………………………….107

منابع و مراجع………………………………………………………………………………………………………………………………………108

منابع فارسی……………………………………………………………………………………………………………………………………………109

منابع لاتین…………………………………………………………………………………………………………………………………………….110

فهرست جداول

عنوان                                                                                                                   صفحه

جدول 2-1 پارامترهای ضریب سنگ اصلاح شده………………………………………………………………………………………31

جدول 2-2 محاسبه ضرایب قابلیت انفجار…………………………………………………………………………………………………39

جدول 2-3 طبقه­بندی کلاس­های قابلیت انفجار……………………………………………………………………………………….40

جدول 5-1 مقادیر به دست آمده از آزمایش تعیین وزن مخصوص…………………………………………………………..69

جدول 5-2 مقادیر به دست آمده از آزمایش مقاومت فشاری تک محوری……………………………………………… 70

جدول 5-3 مقادیر به دست آمده از آزمایش مقاومت کششی…………………………………………………………………..82

جدول 5-4 مقادیر به دست آمده از آزمایش بار نقطه­ای……………………………………………………………………………84

جدول 5-5 مقادیر به دست آمده از آزمایش چکش اشمیت……………………………………………………………………..85

جدول 5-6 روابط تجربی بین سرعت موج فشاری و برشی برای لیتولوژی­های مختلف……………………………87

جدول 5-7 مقادیر به دست آمده از آزمایش سرعت موج فشاری و برشی در سنگ………………………………..88

جدول 5-8 مشخصات طرح انفجاری معدن سیمان تهران………………………………………………………………………..89

جدول 5-9 مشخصات ماده منفجره به کار رفته در معدن سیمان تهران………………………………………………….89

جدول 5-10 پارامترهای مربوط به تعیین خردشدگی سنگ با استفاده از مدل کاز- رام…………………………89

جدول 5-11 پارامترهای مربوط به تعیین خردشدگی سنگ با استفاده از مدل KCO…………………………….91

جدول 5-12 پارامترهای مربوط به تعیین خردشدگی سنگ با استفاده از مدل EBT……………………………..93

فهرست اشکال

عنوان                                                                                                                   صفحه

شکل 1-1 تقسیم­بندی هزینه مراحل مختلف معدنکاری……………………………………………………………………………..2

شکل 2-1 اولین مرحله از فرآیند انفجار چال…………………………………………………………………………………………….10

شکل 2-2 دومین مرحله از فرآیند انفجار چال………………………………………………………………………………………….11

شکل 2-3 سومین مرحله در انفجار چال……………………………………………………………………………………………………12

شکل 2-4 حالت ایده­آل گسترش ترک­ها…………………………………………………………………………………………………..15

شکل 2-5 قطع گسترش ترک­های شعاعی در اثر درزه­ها………………………………………………………………………….15

شکل 2-6 تاثیر عدم طراحی اضافه حفاری در انفجار چال………………………………………………………………………..20

شکل 2-7 گل­گذاری با ارتفاع زیاد که موجب عقب­زدگی می­شود……………………………………………………………21

شکل 2-8 گل­گذاری با ارتفاع مناسب………………………………………………………………………………………………………..21

شکل 2-9 پارامترهای هندسی طراحی آتشباری……………………………………………………………………………………….21

شکل 2-10 تاثیر عدم استفاده از چاشنی­های تاخیری در انفجار معادن…………………………………………………..22

شکل 2-11 نحوه برطرف نمودن خطای پرسپکتیو توسط نرم­افزار corel draw…………………………………..27

شکل 2-12 تصویر شماتیک آنالیز تصویری در خط تولید…………………………………………………………………………29

شکل 2-13 تشریح شماتیک زون­های تشکیل شده در سنگ اطراف چال آتشباری شده………………………..32

شکل 2-14 مفهوم قابلیت انفجار………………………………………………………………………………………………………………..38

شکل 3-1 نمایش 5 تکرار در روش مونت­کارلو………………………………………………………………………………………….46

شکل 3-2 نمایش 5 تکرار در روش مربع لاتین…………………………………………………………………………………………47

شکل 3-3 تفاوت بین نمونه­گیری مونت­کارلو (راست) و مربع لاتین (چپ)……………………………………………..47

شکل 3-4 گام­های اساسی در شبیه­سازی مونت­کارلو………………………………………………………………………………..51

شکل 3-5 تابع توزیع چگالی مثلثی……………………………………………………………………………………………………………55

شکل 3-6 تابع توزیع تجمعی مثلثی………………………………………………………………………………………………………….. 55

شکل 5-1 نحوه شکست نمونه 1 از سنگ معدن 7-4………………………………………………………………………………71

شکل 5-2 نحوه شکست نمونه 2 از سنگ معدن 7-4………………………………………………………………………………72

شکل 5-3 نحوه شکست نمونه 3 از سنگ معدن 7-4………………………………………………………………………………73

شکل 5-4 نحوه شکست نمونه 1 از سنگ معدن 4-4………………………………………………………………………………74

شکل 5-5 نحوه شکست نمونه 2 از سنگ معدن 4-4………………………………………………………………………………75

شکل 5-6 نحوه شکست نمونه 3 از سنگ معدن 4-4……………………………………………………………………………….76

شکل 5-7 نحوه شکست نمونه 4 از سنگ معدن 4-4………………………………………………………………………………77

شکل 5-8 نحوه شکست نمونه 1 از سنگ معدن 2-4………………………………………………………………………………78

شکل 5-9 نحوه شکست نمونه 2 از سنگ معدن 2-4………………………………………………………………………………79

شکل 5-10 نحوه شکست نمونه 1 از سنگ معدن 3…………………………………………………………………………………80

شکل 5-11 نحوه شکست نمونه 2 از سنگ معدن 3…………………………………………………………………………………81

شکل 5-12 نمونه­های سنگ شکسته شده تحت آزمایش مقاومت کششی………………………………………………83

شکل 5-13 دو مورد از نمونه­های سنگ که تحت آزمایش بار نقطه­ای شکسته شدند……………………………..83

شکل 5-14 دستگاه اندازه­گیری بار نقطه­ای………………………………………………………………………………………………84

شکل 5-15 چکش اشمیت (چکش سوئیسی)…………………………………………………………………………………………..85

شکل 5-16 چگونگی انجام آزمایش تعیین سرعت موج در سنگ…………………………………………………………….87

شکل 5-17 نمایش چگونگی تاثیر نرم­افزار بر روی توزیع ورودی­ها و تعیین توزیع خروجی……………………96

شکل 5-18 تصویری از صفحه نرم­افزار در هنگام تعیین توزیع احتمال پارامترهای ورودی……………………..96

شکل 5-19 گراف تورنادو برای تعیین حساسیت خروجی نسبت به ورودی­ها………………………………………….97

شکل 5-20 نمونه­ای از عکس گرفته جهت آنالیز با نرم­افزار Goldsize……………………………………………….104

فهرست نمودارها

عنوان                                                                                                                   صفحه

نمودار 5-1 منحنی تنش- کرنش نمونه 1 سنگ 7-4………………………………………………………………………………71

نمودار 5-2 منحنی تنش- کرنش نمونه 2 سنگ 7-4………………………………………………………………………………72

نمودار 5-3 منحنی تنش- کرنش نمونه 3 سنگ 7-4………………………………………………………………………………73

نمودار 5-4 منحنی تنش- کرنش نمونه 1 سنگ 4-4………………………………………………………………………………74

نمودار 5-5 منحنی تنش- کرنش نمونه 2 سنگ 4-4………………………………………………………………………………75

نمودار 5-6 منحنی تنش- کرنش نمونه3 سنگ 4-4………………………………………………………………………………..76

نمودار 5-7 منحنی تنش- کرنش نمونه 4 سنگ 4-4………………………………………………………………………………77

نمودار 5-8 منحنی تنش- کرنش نمونه 1 سنگ 2-4………………………………………………………………………………78

نمودار 5-9 منحنی تنش- کرنش نمونه 2 سنگ 2-4………………………………………………………………………………79

نمودار 5-10 منحنی تنش- کرنش نمونه 1 سنگ 3………………………………………………………………………………..80

نمودار 5-11 منحنی تنش- کرنش نمونه 2 سنگ 3………………………………………………………………………………..81

نمودار 5-12 توزیع ابعاد خرد شده با استفاده از مدل کاز- رام…………………………………………………………………90

نمودار 5-13 توزیع ابعاد خرد شده با استفاده از مدل KCO…………………………………………………………………….92

نمودار 5-14 توزیع دانه­بندی قبل و بعد از آتشباری با استفاده از مدل EBT………………………………………….93

نمودار 5-15 تعیین توزیع پارامترهای ورودی مدل کاز- رام با استفاده از نرم­افزار @risk…………………….98

نمودار 5-16 توزیع احتمالاتی پارامترهای خروجی مدل کاز- رام پس از شبیه­سازی………………………………99

نمودار 5-17 توزیع احتمالاتی برخی از پارامترهای ورودی مدل KCO با استفاده از @risk………………100

نمودار 5-18 توزیع احتمالاتی متوسط خردشدگی براساس مدل KCO پس از شبیه­سازی………………….101

نمودار 5-19 توزیع احتمالاتی برخی پارامترهای ورودی مدل EBT با استفاده از @risk……………………102

نمودار 5-20 توزیع احتمالاتی متوسط خردشدگی براساس مدل EBT پس از شبیه­سازی…………………..103

نمودار 5-21 آنالیز حساسیت و ضرایب تصحیح برای سایز متوسط خردشدگی…………………………………….103