ارزیابی و طبقه‌بندی قابلیت مکانیزاسیون لایه‌های زغال‌سنگ تحت شرایط زمین‌شناسی (مطالعه موردی: حوضه البرز شرقی و طبس)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی معدن، دانشکده مهندسی معدن و مواد دانشگاه صنعتی ارومیه

2 دانشکده مهندسی معدن و مواد، دانشگاه صنعتی ارومیه، ارومیه، ایران

3 دانشکده مهندسی معدن و متالورژی، دانشگاه یزد، یزد، ایران

چکیده

امروزه به‌ موازات استخراج مواد معدنی به‌ویژه زغال‌سنگ، اهدافی همچون دستیابی به بهره‌وری و نرخ تولید بالا، بهبود شرایط کاری و کاهش هزینه‌های معدنکاری دنبال می‌شود. یکی از مناسب‌ترین گزینه‏ها برای رسیدن به این اهداف، جایگزینی روش‌های استخراج سنتی با استخراج تمام‌مکانیزه‌ است. مکانیزه کردن فرآیند استخراج لایه‏های زغالی، برخلاف روش‏های سنتی امری زمان‌بر و نیازمند صرف هزینه‌های سرمایه‌گذاری بالا می‏باشد. لذا توجه به این امر حساسیت ویژه‏ای در تمامی مراحل طراحی و اجرا را موجب می‏شود. قابلیت مکانیزاسیون لایه‌های زغالی متأثر از عوامل عمده‌ای نظیر شیب، ضخامت، یکنواختی لایه، کیفیت سنگ سقف، کیفیت سنگ کف و دبی آب موجود در سینه‌کار است. در تحقیق حاضر سعی شده است یک سیستم طبقه بندی فازی چند فاکتوره با استفاده از تلفیق رویکرد فازی چند‌معیاره و روش FDAHP، جهت ارزیابی و شناسایی قابلیت مکانیزاسیون لایه‏های زغالی ارائه شود. بدین منظور قابلیت مکانیزاسیون 17 کارگاه استخراجی مربوط به لایه‌های زغالی در حوضه البرز شرقی و طبس مورد ارزیابی قرار گرفت. مطابق نتایج به‌دست‌آمده از سیستم طبقه‌بندی فازی ارائه‌شده، تنها دو لایه زغالی T پروده طبس، با رده کیفی خوب و لایه زغالی K11 معدن تخت، با رده کیفی متوسط شرایط اجرای استخراج مکانیزه را دارا بوده و سایر لایه‌ها رده کیفی مناسبی برای مکانیزاسیون به‌دست نیاوردند. در ادامه نتایج حاصل از بررسی‏ قابلیت مکانیزاسیون لایه‏های مورد مطالعه با شرایط اجرایی فعلی آن‏ها مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج بررسی‏ها نشان داد که با قابلیت اطمینان بالایی lمیتوان به ارزیابی قابلیت مکانیزاسیون لایه های زغالی با استفاده از سیستم طبقه بندی فازی چند فاکتوره پرداخت.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Ranking and Evaluating the Coal Seam Mechanization Based on Geological Conditions Case study: The Eastern Alborz coal basin and Tabas coal mine

نویسندگان [English]

  • Reza Mikaeil 1
  • Ehsan Jafarnejad Gharahasanlou 2
  • Amir Jafarpour 3
1 Faculty of Mining and Metallurgical Engineering, Urmia University of Technology, Band road, Urmia, West Azerbaijan, Iran
2 Faculty of Mining and Metallurgical Engineering, Urmia University of Technology, Band road, Urmia, West Azerbaijan, Iran
3 Faculty of Mining and Metallurgical Engineering, Yazd University, Yazd, Iran
چکیده [English]

Nowadays, very important issues are considered by geological and mining engineers in extraction process of minerals. The important goals are: productivity and high production rates, improve working conditions and lower operating costs. The most suitable option to achieve these goals is to replace the traditional extraction methods with full-mechanized methods. The mechanization of the extraction operations is time consuming process and it requires high investment costs. So, cause special sensitivity in all design and implementation phases. Therefore, it is important to design, investigate and identify the capability of mechanization of coal layers in the first stage.
For this purpose, the engineering capabilities of the coal layers of different mines should be analyzed that is important and necessary to achieve the above goals. Therefore, criteria affecting the mechanization of coal layers were identified. Then, 17 Stopes were studied that located in the Eastern Alborz Basin and Tabas mine. The combined used method to evaluate mechanization capability is combination method of Fuzzy set theory and FDAHP. The results of the fuzzy classification system presented in current study show that the T layer of Tabas has a good quality, the K11 layer of the Takht mine is located in the middle class and other layers have not qualify for mechanization properly. In the following, the results of this study were validated with current mining conditions. The results of the study showed that the multifactorial fuzzy classification system can reliably use to classify the mechanization of coal layers based on geological conditions.

کلیدواژه‌ها [English]

  • mechanization
  • Classification
  • Fuzzy theory
  • Eastern Alborz coal
  • Tabas
آقانباتی، س.ع. 1383. زمین‌شناسی ایران. تهران: سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور. 640ص.

حسینی، ه.، میکائیل، ر.، حسینی، ع.، ا.، عطایی، م. 1391. ارائه یک اندیس جدید به منظور ارزیابی قابلیت مکانیزاسیون لایه‌های زغالی معدن زغال‌سنگ طزره. فصلنامه زمین‌شناسی کاربردی، 8(1): 19-25.

خرقانی، م.، دهرآزما، ب.، سرقینی، ج.، رحیمی، م. 1389. ارزیابی مقایسه‌ای تأثیرگذاری معادن زغال‌سنگ طزره و تخت بر کسفیت و توزیع غلظت عناصر B و Br در منابع آبی منطقه. کنگره بین‌المللی معدن. تهران. خانه معدن ایران.

دفتر فنی شرکت البرز شرقی. 1380. طرح اکتشاف و تجهیز معادن زغال‌سنگ.

دفتر فنی معدن پروده طبس. 1376. گزارش عملیات اکتشاف ناحیه‌ی زغال‌دار پروده (اطلاعات کلی).

رجب‌زاده، م.ع.، قربانی، ز.، جلالی‌فرد، م.، محمدزاده، م. 1396. ژئوشیمی و ارزیابی فرآوری عناصر سمی در زغال‌سنگ پروده، طبس. علوم زمین، 24(96): 177-188.

رضوی ارمغانی، م.ب.، معین‌السادات، ح. 1372. زمین‌شناسی ایران (زغال‌سنگ). تهران: انتشارات سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور. 286ص.

سرشکی، ف.، واعظیان، ا.، صفاری، ا. 1395. بررسی تأثیر ماسرال‌ها در نفوذپذیری زغال‌سنگ‌های معادن پروده و طزره. پژوهش‌های چینه­نگاری و رسوب­شناسی، 32(63): 23-34.

عطایی، م. 1390. معدن‌کاری زیرزمینی. شاهرود: دانشگاه صنعتی شاهرود. جلد دوم. 367ص.

عرب عامری، م.، میرزایی، ح.، مزرعه­لی، م. 1395. بررسی تاثیر مقیاس بر مقاومت توده سنگ درزه دار – مطالعه موردی معدن زغال سنگ طزره. سومین کنگره ملی زغال سنگ ایران.

قادرنژاد.، ص.، للـه‌گانی.، س.، رجعتی.، م.ح. 1395. رده‌بندی و قابلیت مکانیزاسیون کارگاه‌های معدن زغال‌سنگ طزره با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی. سومین کنگره ملی زغال‌سنگ ایران. دانشگاه صنعتی شاهرود. شاهرود. ایران.

Ataei., M., Khalokakaei., R., Hossieni., M. 2009. Determination of coal mine mechanization using fuzzy logic. Mining Science and Technology (China), 19(2): 149–154.

Baglio, S., Fortuna, L., Graziani, S., Muscato, G. 1994. Membership function shape and the dynamic behaviour of fuzzy systems. International journal of adaptive control and signal processing. 8(4): 369-377.

Bárdossy, G., Fodor, J. 2005. Assessment of the completeness of mineral exploration by the application   of fuzzy arithmetic and prior information. Acta Polytechnica Hungarica. 2(1): 15-31.

Bellman, R.E., Zadeh, L.A. 1970. Decision-making in a fuzzy environment. Management science. 17(4): B-141.

Dubois, D., Prade, H. 1980. New results about properties and semantics of fuzzy set-theoretic operators. In Fuzzy Sets. Boston, MA: Springer. 59-75pp.

Ghadernejad, S., Jafarpour, A., Ahmadi, P. 2019. Application of an integrated decision-making approach based on FDAHP and PROMETHEE for selection of optimal coal seam for mechanization; A case study of the Tazareh coal mine complex, Iran. International Journal of Mining and Geo-Engineering, (53)1: 15-23. DOI: 10.22059/ijmge.2018.255070.594727.

Hattingh., T., S., Sheer., T., J., Du Plessis., A., G. 2010. Human factors in mine mechanization. In The 4th International Platinum Conference, Platinum in transition ‘Boom or Bust’. The Southern African Institute of Mining and Metallurgy. 255-258.

Hayaty, M., Tavakoli Mohammadi, M.R., Rezaei, A., Shayestehfar, M.R. 2014. Risk assessment and the ranking of metals using FDAHP and TOPSIS. Mine Water and the Environment. 33(2):157–164. DOI: 10.1007/s10230-014-0263-y.

Hoseinie, S., Ataei, M., Osanloo, M. 2009. A new classification system for evaluating rock penetrability. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences 46(8): 1329-1340. Doi: 10.1016/j.ijrmms.2009.07.002.

Hosseini, S.M., Mikaeil, R., Ataei, M., Khalokakaei, R., Akhyani, M. 2013. Development a new classification for assessing the coal mine mechanization. Archives of Mining Sciences 58(1): 217–226. DOI: 10.2478/amsc-2013-0015.

Hosseini., S., A., Ataei., M., Hosseini., M., Akhani., M. 2012. Application of fuzzy logic for determining of coal mine mechanization”, Journal of Coal Science & Engineering. 18(3): 225-231.

Jang, J.S.R, Sun, C.T. 1997.  Neuro-Fuzzy and soft computing, a computational approach to learning and machine intelligence. Prentice-Hall. Inc. pp. 24-30.

Kaymak, U. 1998. Fuzzy decision making with control applications. PhD Thesis, Delft University of Technology, Netherlands.

Li, H.X., Yen, V.C. 1995. Fuzzy sets and fuzzy decision making. CRC Press. 347pp.

Liu, Y.C., Chen, C.S. 2007. A new approach for application of rock mass classification on rock slope stability assessment. Engineering geology. 89(1-2): 129–43. Doi:10.1016/j.enggeo.2006.09.017.

Mikaeil, R., Ozcelik, Y., Ataei, M., Yousefi, R. 2013. Ranking the sawability of ornamental stone using Fuzzy Delphi and multi-criteria decision-making techniques. International Journal of Rock Mechanics & Mining Sciences 58: 118–126. DOI: 10.1016/j.ijrmms.2012.09.002.

Ozfirat., M., K. 2012. A fuzzy Method for selection Underground Coal Mining Method Considering Mechanization Criteria. Journal of Mining Science. 48(3): 533-544.

Piegat, A. 2001. Fuzzy Modeling and Control (Studies in Fuzziness and Soft Computing). Physica. 742pp.

Qiu, M., Shi, L., Teng, C., Zhou, Y. 2016. Assessment of water inrush risk using the Fuzzy Delphi Analytic Hierarchy Process and Grey Relational Analysis in the Liangzhuang coal mine-China. Mine Water and the Environment. 48(3): 533-544. DOI: 10.1007/s10230-016-0391-7.

Saaty, T.L. 1994. How to make a decision: The analytic Hierarchy process. Institute of Operation Research and the Management Sciences. 24(6): 19-43. DOI: 10.1287/inte.24.6.19.

Shariat Nia, H. 1993. Geological characteristics of the Parvadeh region of the Tabas coal – bearing basine, Central, Iran. Unpublished Text. 22pp.

Sousa, J.M., Kaymak, U., 2002. Fuzzy decision making in modeling and control. World Scientific. Vol. 27. 315pp.

Stefanko, R., Bise, C. 1983. Coal mining technology: Theory and Practice. Society for Mining Metallurgy. 410 pp.

Tutmez, B., Kahraman, S., Gunaydin, O. 2007. Multifactorial fuzzy approach to the sawability classification of building stones. Construction and Building Materials. 21(8): 1672–1679.

Unrug, K., Szwilski, T.B. 1982. Method of Roof quality prediction. State-of-the-Art of Ground Control in Longwall Mining and Mining Subsidence. 17pp.

Walsh., J.J., Watterson, J., 1994, New methods of fault projection for coalmine planning. Proceedings of the Yorkshire Geological Society. 48(2): 209-219.

Wang., J., Jiao., S., Cheng., G. 2011. Fully mechanized coal mining technology for thin coal seam under complicated geological conditions. Energy Exploration & Exploitation. 29(2): 169–177.

Yager, R.R. 1978. Fuzzy decision making including unequal objectives. Fuzzy Sets and Systems. 1(2): 87–95.

Yager, R.R., 1980. On a general class of fuzzy connectives. Fuzzy Sets and Systems. 4(3): 235–242.

Zadeh, L.A. 1965. Fuzzy Sets. Inform and Control 8(3)338-353. DOI: 10.1016/S0019-9958(65)90241-X.

Zadeh, L.A. 1978. Fuzzy sets as a basis for a theory of possibility. Fuzzy sets and systems. 1(1): 3-28.