Development of an Integrated Framework for Optimizing Mine Drainage Systems: Utilizing Numerical Modeling, Decision-Making and Machine Learning Applications

سال انتشار: 1405
نوع سند: مقاله ژورنالی
زبان: انگلیسی
مشاهده: 147

فایل این مقاله در 28 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این مقاله:

شناسه ملی سند علمی:

JR_JMAE-17-2_015

تاریخ نمایه سازی: 17 اسفند 1404

چکیده مقاله:

Mine drainage remains a critical challenge in ensuring the safety and sustainability of mining operations, as it is often complicated by complex subsurface flow behaviors and mechanical stress interactions. This study proposes an integrated three-phase framework for analyzing and optimizing drainage systems at the Angouran lead–zinc mine. In the first phase, the hydro-mechanical behavior of the rock mass was simulated using UDEC software, demonstrating that increased normal stress reduces fracture aperture and permeability. The simulated pore pressure (۴.۵×۱۰⁵ Pa) closely matched the field measurements (۴.۴×۱۰⁵ Pa), with only a ۲.۲% deviation. In the second phase, a multi-criteria decision-making approach using the Analytic Hierarchy Process (AHP) and input from ۳۲ domain experts identified Q۴ (very high quality) and Q۲ (medium quality) indicators as the most influential criteria. In the third phase, three machine learning models—linear regression, polynomial regression, and artificial neural networks (ANNs)—were trained on piezometric data to predict water discharge. The ANN model outperformed the other models, achieving an R² of ۰.۹۴ and RMSE of ۰.۱۸, effectively capturing the nonlinear dynamics of groundwater flow within the mine. The findings highlight that the integration of numerical modeling, expert-based decision analysis, and AI-driven prediction provides a robust and innovative approach for designing and managing mine dewatering systems, with potential applicability to other complex hydrogeological environments.

نویسندگان

Seyedeh Golaleh Hosseini

Mining Engineering, Mining, Amirkabir University of Technology (Tehran Polytechnic), Tehran, Iran

Kourosh Shahriar

Mining Engineering, Mining, Amirkabir University of Technology (Tehran Polytechnic), Tehran, Iran

Mohammadamin Karbala

Mining Engineering, Mining, Amirkabir University of Technology (Tehran Polytechnic), Tehran, Iran

مراجع و منابع این مقاله:

لیست زیر مراجع و منابع استفاده شده در این مقاله را نمایش می دهد. این مراجع به صورت کاملا ماشینی و بر اساس هوش مصنوعی استخراج شده اند و لذا ممکن است دارای اشکالاتی باشند که به مرور زمان دقت استخراج این محتوا افزایش می یابد. مراجعی که مقالات مربوط به آنها در سیویلیکا نمایه شده و پیدا شده اند، به خود مقاله لینک شده اند :
  • . RoyChowdhury, A., et al. (۲۰۱۵). Active treatment methods for ...
  • . Skousen, J., Zipper, C., Rose, A., Ziemkiewicz, P., Nairn, ...
  • . Saha, R., et al. (۲۰۱۶). Phytoremediation of chromium-contaminated wastewater ...
  • . Hanak, E., & Lund, J. (۲۰۱۲). Adapting California’s water ...
  • . Jing, L., & Stephansson, O. (۲۰۰۷). Fundamentals of discrete ...
  • . Jodeiri Shokri, B., Dehghani, H., Shamsi, R., & Doulati ...
  • . Ahmed, K., Hasan, M., & Chowdhury, S. (۲۰۲۱). Applications ...
  • . He, Mingjing, Xu, Zibo, Hou, D., Gao, Bin, Cao, ...
  • . Babaeian, M., Sereshki, F., Ataei, M., Nehring, M., & ...
  • . Karampatsis, E., et al. (۲۰۱۹). Addressing acid mine drainage ...
  • . Mandal, S., et al. (۲۰۱۶). Application of multi-criteria decision-making ...
  • . Mallick, J., Singh, R., Alawadh, Mohammed, Islam, S., Khan, ...
  • Multi-criteria Decision-making Methods for Sustainable Deci-sion-making in the Mining Industry (A Comprehensive Study) [مقاله ژورنالی]
  • . Goodman, R. E., & Shi, G. (۱۹۸۵). Block theory ...
  • . Olivella, S., & Juanes, R. (۲۰۱۵). Laboratory studies on ...
  • . Doe, J., Smith, A., & Wang, L. (۲۰۲۴). Impact ...
  • . Lomize, J. (۱۹۵۱). A study of the relation between ...
  • . Louis, P. (۱۹۶۹). Mechanics of fractured rock and the ...
  • . Patir, N., & Cheng, L. (۱۹۷۸). Effect of fracture ...
  • . Barton, N., Choubey, V., & Kjaernsli, B. (۱۹۸۵). The ...
  • Olsson, M., & Barton, N. (۲۰۰۱). Joint roughness coefficient (JRC) ...
  • . Walsh, J. (۱۹۸۱). The effect of fracture fill on ...
  • . Hakami, E. (۱۹۸۹). Permeability in fractured rock: The role ...
  • . Renshaw, C. (۱۹۹۵). Fracture permeability and stress-dependent properties in ...
  • . Xie, Y., Zhang, Y., & Li, Z. (۲۰۱۵). The ...
  • . Saaty, T. L. (۱۹۸۰). The Analytic Hierarchy Process: Planning, ...
  • Ataei, M. (۲۰۱۰a). Multi-Criteria Decision Making. Shahrood University Publication ...
  • . Ataei, M. (۲۰۱۰b). Fuzzy Multi-Criteria Decision Making. Shahrood University ...
  • Chow, V. T., Maidment, D. R., & Mays, L. W. ...
  • Mohri, M., Rostamizadeh, A., & Talwalkar, A. (۲۰۱۸). Foundations of ...
  • Gleeson, T., Wada, Y., Bierkens, M. F. P., & van ...
  • Rameshwaran, P., Ramesh, K., Suresh, B., & Maheswaran, R. (۲۰۱۶). ...
  • Seber, G. A. F., & Lee, A. J. (۲۰۰۳). Linear ...
  • Hyndman, R. J., & Koehler, A. B. (۲۰۰۶). Another look ...
  • James, G., Witten, D., Hastie, T., & Tibshirani, R. (۲۰۱۳). ...
  • Goodfellow, I., Bengio, Y., & Courville, A. (۲۰۱۶). Deep Learning. ...
  • Karampatsis, R.-M., & Sutton, C. (۲۰۱۹). Maybe deep neural networks ...
  • . IMPASCO (۲۰۲۱). Annual Report on Mineral and Environmental Challenges ...
  • MathWorks. (۲۰۲۴). fitlm: Linear regression model. MATLAB Documentation. Retrieved from ...
  • . Seber, G. A. F., & Lee, A. J. (۲۰۱۲). ...
  • . Lewis, C. D. (۱۹۸۲). Industrial and business forecasting methods: ...
  • نمایش کامل مراجع