معدن و معدنکاری

چکیده

معدنکاری به عنوان یکی از علوم مهندسی دارای دو جنبه طبیعی و تکنولوژی است که هر دو جنبه آن به خصوص جنبه طبیعی آن دارای ابهامات زیادی در اطلاعات اولیه می باشد.

در یک دسته بندی ابهامات به سه دسته ابهامات تصادفی، قوانین و تصمیم گیری تقسیم می شوند که ابهامات تصادفی ناشی از ابهامات زمانی و مکانی، ابهامات قوانین از ابهامات پارامتری و مدل، ابهامات تصمیم گیری از مقادیر، زمان ها و نتیجه نشات می گیرند. روش های موجود جهت تفسیر فرمولی ابهامات در تصمیمات مهندسی همچنین استفاده در تجربه و عمل هنوز محدود می باشند.  روش های مورد استفاده عبارتند از تحلیل های احتمالاتی، تحلیل های منطقی فازی و تحلیل های ترکیبی منطق فازی و احتمالاتی است.

به منظور مدلسازی فنی به چهار مبحث مدل زمین شناسی، مدل ژئوتکنیکی، عملیات اصلی معدنکاری و پارامترهای طراحی پرداخته ایم و ابهامات موجود در نتایج حاصله از هر یک که به نوعی در هدف نهایی (تعیین محدوده نهایی) تاثیر گذارند بیان شده است و این ابهامات به کمک مدلسازی احتمالاتی مورد بررسی قرار گرفته اند.

مقدمه

اطلاعات ما در مورد جهان اطرافمان محدود است و هر گونه ابهامی که در تحلیل های ما وجود دارد به علت محدودیت شناخت ما می باشد اغلب تحلیل های توسعه یافته (‌جدید) بر روی ابهامات متمرکز شده اند.

به عنوان مثال عوامل طبیعی مثل سیل، زلزله، توسط پروسه های آماری احتمالاتی مورد بررسی قرار می گیرند.

به طور کلی ابهامات را می توان به دو دسته کلی تقسیم نمود.

۱- بخش ابهامات تصادفی که مربوط به بعضی از کاراکتر های محیط یا سیستم مورد مطالعه و یا بعضی از پدیده هایی که قرار است تولید شوند.
۲- عدم دقت روش های تخمین کاراکتر های تصادفی و به طور کلی ابهامات مدل برای تحلیل سیستم های مورد مطالعه
۳- سومین نوع از ابهاماتی که می توان تشخیص داد به عدم انتخاب یا تاثیر انتخاب ها یا تاثیر انتخاب ها در تحلیل یک شکل یا سیستم های مختلف از مقادیر ممکن مربوط می شود.

بررسی و تحلیل ابهامات در علوم مختلف به خصوص مهندسی یکی از سرفصل های تحقیقاتی امروز می باشد ولی متاسفانه در مهندسی معدن و احتمالا بعضی از مهندسی های دیگر این عمل مورد توجه قرار گرفته نشده است.

تنها زمینه ای که بر روی آن کار خوبی انجام گرفته است مدلسازی احتمالاتی ژئوتکنیکی است که بیشتر در کشورهای پیشرفته می باشد.

تعیین محدوده نهایی معادن روباز از جمله بحث هایی است که تقریبا اغلب پارامتر های معدنکاری در محاسبه و تعیین آن نقش دارند که در این پروژه سعی شده است ابهامات آن مورد توجه قرار گیرد .

معرفی ابهامات

ابهامات

خاک و سنگ از جمله محیط های هیدروژن و انیزوتروپیک هستند که معمولا توسط یک سری کاراکترهای ژئومتریک (هندسی) و مکانیکی (وزن مخصوص، مدول یانگ، چسبندگی، زاویه اصطکاک و …) تعریف می شوند. این پارامترها در دو نقطه می توانند مقادیری متفاوت تعریف نمایند لذا تعریف آنها به طور دقیق ممکن نیست (بخاطر خطاهای موجود) مگر با اندازه گیری در دو نقطه که چنین امری مسلما امکان پذیر نیست. به هر ترتیب پارامترها مقادیری کسب می کنند که شناخت مطمئن آنها برای ما ممکن نیست.

بطور مثال به یک نقطه داده شده در فضا ممکن است یک مقدار اختصاص یابد (یعنی یک نقطه از منحنی تغییرات کاراکتر ها)، لذا کاراکتر ها ملزم به تعریف یک پروسه آماری هستند (Cambou ,1977). به علت اینکه از این ابهامات نمی توان به طور کامل دوری جست لذا روش های مخصوص جهت محاسبه و یا مدیریت آنها در مدل به وجود آمده است.

انواع ابهامات

اطلاعات ما در مورد جهان اطرافمان محدود است و هر گونه ابهامی که در تحلیل های ما وجود دارد بعلت محدودیت شناخت ما می باشد. اغلب تحلیل های توسعه یافته (جدید) بر روی ابهامات متمرکز شده اند. بعنوان مثال عوامل طبیعی مثل سیل، زلزله توسط پروسه های آماری احتمالاتی مورد بررسی قرار می گیرند بطور تجربی بخشی از ابهامات بعلت ماهیت تصادفی متغیرها و بخشی دیگر بعلت شناخت محدود ما ایجاد شده و مورد توجه قرار می گیرند.

ابهامات قوانین

ابهامات قوانین به ابهامات مربوط به یک محاسبه بر می گردد این بخش از ابهامات معمولا در تحلیل ریسک به منظور تشخیص شناخت کامل از پدیده های تصادفی در یک روش محاسبه مستقیم استفاده شده است. ابهامات قوانین شامل ابهامات مدل و ابهامات پارامتری است.

ابهامات مدل

این نوع از ابهامات عدم ظرفیت یک مدل را در معرفی رفتار فیزیکی دقیق سیستم مورد مطالعه یا عدم ظرفیت تحلیل جهت تعریف بهترین مدل مورد استفاده را معرفی می کند.

مدل ها معمولا بر اساس فرضیات ایده ال شده استوار می باشند آنها می توانند برتطابق تجربی در نتایج آزمایش یا در رفتارهای اندازه گیری شده استوار باشند و متغیرهای کم اهمیت تر می توانند بعلت عدم ظرفیت فراموش شده باشند.

ابهامات پارامتری

این نوع از ابهامات در نتیجه عدم قابلیت محاسبه صحیح مقادیر پارامتریک اطلاعات آزمایشگاهی یا اطلاعات کالیبره کردن می باشد. که این عدم قابلیت بعلت محدودیت در اندازه گیری و تخمین های آماری است.

عواملی که این ابهامات را شامل می شود عبارتند از:

۱) خطاهای اندازه گیری و نمونه گیری

۲) تفسیر داده ها

۳) خطاهای رفتاری اطلاعات

۴) نمایش ضعیف طرح های نمونه برداری به دلیل محدودیت و تغییرات زمانی و مکانی

روش های تحلیل ابهامات

روشهای موجود جهت تفسیر فرمولی ابهامات در تصمیمات مهندسی همچنین استفاده در تجربه و عمل هنوز محدود می باشند.

روش های شناخته شده و استفاده شده در مدل سازی عبارتند از:

• تحلیل های تصادفی یا احتمالاتی با وجود ابهامات تصادفی
• تحلیل های منطقی فازی با وجود ابهامات ناشی از عدم دقت
• تحلیل های ترکیبی منطق فازی و یا تصادفی وقتی هر دو ابهام در مدل موجود باشند.

مدلسازی احتمالاتی

درروش تحلیل احتمالاتی ضریب اطمینان بعنوان یک متغیر تصادفی در نظر گرفته شده است و نتایج تحلیل های پایداری بصورت احتمالاتی تشریح می شوند.

در این مدل سازی احتمالاتی متغیر ها می توانند توسط توابع توزیع متغیر هایشان استفاده شوند.

در اینجا باید اشاره کرد که توابع توزیع می توانند نرمال یا غیر نرمال باشند به علت اینکه در نمودار تابع توزیع نرمال، محدوده اطمینان نسبت به روش توزیع غیر نرمال دارای درصد بالاتری است.

(شکل ها و جداول مربوطه، داخل فایل موجود است)