نشریه علمی-پژوهشی مکانیک سنگ

نشریه علمی-پژوهشی مکانیک سنگ

پیش‌بینی پایداری پایه با استفاده از الگوریتم برنامه‌نویسی بیان ژن در معادن کارگاه و پایه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
مسعود خلیفه‌قلی
لهراسب فرامرزی
محمد حسین کدخدایی
راحب باقرپور
دانشکده مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران.
10.22034/irsrm.2023.210697
چکیده
روش‌­های استخراج جزئی یکی از انواع روش­‌های معدنکاری زیرزمینی است که در آن به منظور تأمین ایمنی محیط کاری از پایه استفاده می­‌شود. ارزیابی پایداری پایه­‌ها یکی از مسائل بسیار مهم در طراحی معادن زیرزمینی است به طوریکه ناپایداری پایه­‌ها منجر به خسارات جانی و مالی در عملیات معدنکاری خواهد شد. بنابراین پیش‌­بینی پایداری پایه از اهمیت بسیاری برخوردار است. تحلیل پایداری در پیشینه تحقیق شامل روش‌­های تحلیلی، عددی و تجربی است که دارای محدودیت بوده و از دقت بالایی برخوردار نیستند. استفاده از الگوریتم ژنتیک ابزاری مفید برای ارزیابی پایداری پایه‌­ها است. در این مطالعه همبستگی میان پایداری پایه با پارامترهای هندسی (عرض و ارتفاع) و تنش پایه توسط روش برنامه‌­نویسی بیان ژن (GEP) مورد بررسی قرار گرفته است. مدل پیشنهادی در یک پایگاه داده برگرفته از مطالعات پیشین اجرا شده است. عملکرد مدل توسط 4 شاخص آماری دقت، حساسیت، عدم اشتراک و ضریب همبستگی متئو مورد ارزیابی قرار گرفت که مقدار آن­ها به ترتیب برابر با 0.82، 0.79، 0.86 و 0.65 به دست آمده است. نتایج نشان داد که مدل توسعه داده شده از دقت مطلوبی برخوردار است و قادر به پیش‌­بینی پایداری پایه می‌­باشد.
کلیدواژه‌ها
معدنکاری زیرزمینی
شاخص پایداری پایه
برنامه‌نویسی بیان ژن
استخراج جزئی
  1. Yu, Y., K.-Z. Deng, and S.-E. Chen, Mine size effects on coal pillar stress and their application for partial extraction. Sustainability, 2018. 10(3): p. 792.
  2. Mallı, T., et al., Numerical analysis of underground space and pillar design in metalliferous mine. Journal of African Earth Sciences, 2017. 134: p. 365-372.
  3. Esterhuizen, G., D. Dolinar, and J. Ellenberger, Assessment of stable and failed pillars in underground limestone mines. Mining Engineering (to be published), 2008.
  4. Ghasemi, E., M. Ataei, and K. Shahriar, An intelligent approach to predict pillar sizing in designing room and pillar coal mines. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 2014. 65: p. 86-95.
  5. Wagner, H., Pillar design in coal mines. Journal of the Southern African Institute of Mining and Metallurgy, 1980. 80(1): p. 37-45.
  6. Wagner, H. The role of pillars in small underground mines. in International Conference on safety and Environmental Aspects of Mining. 2003.
  7. Esterhuizen, G., D.R. Dolinar, and J.L. Ellenberger. Pillar strength and design methodology for stone mines. in Proceedings of the 27th international conference on ground control in mining. Morgantown WV: West Virginia University. 2008.
  8. Kortnik, J., Optimization of the high safety pillars for the underground excavation of natural stone blocks. Acta Geotechnica Slovenica, 2009. 2009: p. 1.
  9. Jalali, S.M.E. and M. Njafi, Optimization of Pillar Size in Faryab Chromite Mine Considering Extraction Sequences. Journal of Mining Engineering, 2012. 7(15): p. 35-47.
  10. Malan, D. and J. Napier, Design of stable pillars in the Bushveld Complex mines: a problem solved?
  11. Dehghan, S., et al., 3-D modeling of rock burst in pillar No. 19 of Fetr6 chromite mine. International Journal of Mining Science and Technology, 2013. 23(2): p. 231-236.
  12. Abdollahipour, A. and H. Ghannadshirazi, Stability analysis and determination of rock pillar between two adjacent caverns in different regions of Asmari formation in Iran. International Journal of Mining Science and Technology, 2014. 24(5): p. 593-596.
  13. Cording, E.J., Y.M.A. Hashash, and J. Oh, Analysis of pillar stability of mined gas storage caverns in shale formations. Engineering Geology, 2015. 184: p. 71-80.
  14. Ďuriš, L. and R. Šňupárek, Numerical analysis of the stability of lignite pillars. Procedia Engineering, 2017. 191: p. 310-316.
  15. Napa‐García, G. and V.N. Torres, Applicability of failure strain for the stability evaluation of square pillars in room and pillar mining.
  16. Rafiei Renani, H. and C.D. Martin, Modeling the progressive failure of hard rock pillars. Tunnelling and Underground Space Technology, 2018. 74: p. 71-81.
  17. Sinha, S. and G. Walton, A progressive S-shaped yield criterion and its application to rock pillar behavior. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 2018. 105: p. 98-109.
  18. Tewari, S., et al., Crown pillar design in highly dipping coal seam. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 2018. 103: p. 12-19.
  19. Yu, Y., et al., An improved method for long-term stability evaluation of strip mining and pillar design. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 2018. 107: p. 25-30.
  20. Liang, W., et al., Predicting hard rock pillar stability using GBDT, XGBoost, and LightGBM algorithms. Mathematics, 2020. 8(5): p. 765.
  21. Ahmad, M., et al., Predicting the pillar stability of underground mines with random trees and C4. 5 decision trees. Applied Sciences, 2020. 10(18): p. 6486.
  22. Li, C., et al., Stochastic assessment of hard rock pillar stability based on the geological strength index system. Geomechanics and Geophysics for Geo-Energy and Geo-Resources, 2021. 7: p. 1-24.
  23. Zhou, J., et al., Hybridizing five neural-metaheuristic paradigms to predict the pillar stress in bord and pillar method. Frontiers in Public Health, 2023. 11: p. 22.
  24. Shirani Faradonbeh, R., et al., Prediction of ground vibration due to quarry blasting based on gene expression programming: a new model for peak particle velocity prediction. International journal of environmental science and technology, 2016. 13: p. 1453-1464.
  25. Faradonbeh, R.S., et al., Prediction of ground vibration due to quarry blasting based on gene expression programming: a new model for peak particle velocity prediction. International journal of environmental science and technology, 2016. 13(6): p. 1453-1464.
  26. Armaghani, D.J., et al., Uniaxial compressive strength prediction through a new technique based on gene expression programming. Neural Computing and Applications, 2018. 30(11): p. 3523-3532.
  27. Faradonbeh, R.S. and A. Taheri, Long-term prediction of rockburst hazard in deep underground openings using three robust data mining techniques. Engineering with Computers, 2019. 35(2): p. 659-675.
  28. Kadkhodaei, M. and E. Ghasemi, Development of a GEP model to assess CERCHAR abrasivity index of rocks based on geomechanical properties. Journal of Mining and Environment, 2019. 10(4): p. 917-928.
  29. Hajihassani, M., et al., A gene expression programming model for predicting tunnel convergence. Applied Sciences, 2019. 9(21): p. 4650.
  30. İnce, İ., et al., Estimation of uniaxial compressive strength of pyroclastic rocks (Cappadocia, Turkey) by gene expression programming. Arabian Journal of Geosciences, 2019. 12(24): p. 756.
  31. Bastami, R., et al., Prediction of blasting cost in limestone mines using gene expression programming model and artificial neural network. Journal of Mining and Environment, 2020(Articles in Press).
  32. Schubert, C. and E. Villaescusa. An approach to hard rock pillar design at the McArthur River Mine. in The AusIMM Annual Conference, Mount Isa. 1998.
  33. Wattimena, R., Predicting the stability of hard rock pillars using multinomial logistic regression. International journal of rock mechanics and mining sciences, 2014(71): p. 33-40.
  34. Lunder, P. and R. Pakalnis, Determination of the strength of hard-rock mine pillars. World Mining Express, 1998. 4: p. 24-28.
  35. Ghasemi, E. and H. Gholizadeh, Development of two empirical correlations for tunnel squeezing prediction using binary logistic regression and linear discriminant analysis. Geotechnical and Geological Engineering, 2019. 37: p. 3435-3446.
  36. Ghasemi, E., H. Kalhori, and R. Bagherpour, Stability assessment of hard rock pillars using two intelligent classification techniques: A comparative study. Tunnelling and Underground Space Technology, 2017. 68: p. 32-37.
  37. Ding, H., et al., Prediction of pillar stability for underground mines using the stochastic gradient boosting technique. IEEE Access, 2018. 6: p. 69253-69264.
نشریه علمی-پژوهشی مکانیک سنگ
دوره 7، شماره 1
بهار 1402
صفحه 107-121