چکیده: در معدن کاری روباز سرمته سه مخروطی دورانی که از جنس مواد کارباید سیمانی شده (CC) است و حاوی دندانه های تنگستن کارباید (WC) می باشد محبوبترین ابزار برای حفاری چال های عمیق با قطر زیاد می باشند. نرخ نفوذ و نرخ سایش این سرمته ها دو پارامتر بسیار تعیین کننده در راندمان حفاری می باشند که تحقیق و مطالعه جهت بهبود نرخ نفوذ و ارزیابی سایش سرمته ها برای تعیین بهترین زمان تعویض آنها با کمترین وقفه در عملیات حفاری الزامی می باشند. ساختار کلی این رساله شامل سه موضوع اصلی می باشد: (الف) ارائه یک شاخص طبقه بندی قابلیت حفاری توده سنگ با در نظر گرفتن پارامترهای توده سنگ و دستگاه حفاری، (ب) مدل سازی احتمالاتی معادله نرخ نفوذ حفاری به روش مونت کارلو، (ج) ارزیابی سایش سرمته سه مخروطی دورانی به روش پردازش تصاویر. در این تحقیق در ابتدا از روش سیستم های مهندسی سنگ برای در نظر گرفتن اندرکنش بین عوامل مؤثّر حفاری و کل سیستم استفاده شده است و پارامترهایی که در مدل مشارکت دارند از صفر تا چهار امتیاز دهی شدند. ماتریس اندرکنش پارامترها تنظیم شد و از آنجا که اعداد این ماتریس متغیّر بوده و یک عدد یکتا و منحصر به فرد نیستند پس شدت اندرکنش هر ماتریس محاسبه و با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی فازی وزن پارامترهای مورد نیاز تعیین شد. در نهایت شاخص قابلیت حفاری توده سنگ بدست آمد که از صفر (سنگ خیلی سخت از دیدگاه حفاری) تا صد (خیلی آسان) متغیّر است. در ادامه یک معادله جدید نرخ نفوذ سرمته های سه مخروطی بر اساس مهمترین پارامترهای مؤثّر در حفاری شامل پارامترهای دستگاه حفاری و خواص سنگ بکر و توده سنگ بدست آمد. این پارامترها براساس مطالعات آزمایشگاهی و صحرائی روی نمونه های جمع آوری شده از دو معدن بزرگ روباز مس سرچشمه و گل گهر سیرجان تعیین شدند. با توجه به اینکه پارامترهای بسیاری در نرخ نفوذ سرمته های حفاری مؤثّر می باشند در این رساله از تکنیک کاهش ابعاد، آنالیز مؤلفه های اصلی (PCA) برای انتخاب مهمترین پارامترهای تأثیرگذار براساس نسبت واریانس آنها استفاده شد. پس از استخراج پارامترهای مهم، معادله نرخ نفوذ به عنوان تابعی از این پارامترها و با استفاده از رگرسیون چندمتغیّره غیر خطی ارائه شد. بیشتر این پارامترها بخصوص پارامترهای توده سنگ غیرقطعی بوده و دارای سطحی از عدم اطمینان می باشند بنابراین بایستی به صورت احتمالاتی مطالعه شوند. توابع توزیع متغیّرهای ورودی و خروجی معادله بر اساس داده های آزمایشگاهی و صحرائی تعیین شدند و در نهایت تحلیل تصادفی روی معادله حفاری با استفاده از تکنیک شبیه سازی مونت کارلو صورت گرفت. نتایج نشان دادند که PCA و روش مونت کارلو تکنیک های مناسبی برای مدل سازی و ارزیابی تغییرات پارامترهای نفوذ توده سنگ و عملیاتی دستگاه حفاری می باشند. به منظور ارزیابی سایش سرمته ها از سه تکنیک در پردازش تصویر در نرم افزار MATLAB، یعنی بافت سطح ، ماتریس رخداد همزمان سطوح خاکستری و طبقه بندی های مبتنی بر حداقّل فاصله استفاده شدند. برای اعتبارسنجی نتایج این تکنیک ها از دو روش استفاده شد. ابتدا سرمته ها قبل و بعد از عملیات حفاری به منظور تعیین افت وزن آنها توسط باسکولی با دقت 1/0 گرم توزین شدند. به منظور تعیین افت ابعاد سرمته ها از میکرومتری با دقت 02/0میلیمتر استفاده شد. نتایج نشان داد در میان شاخص های سطح: مساحت سرمته و محور طولی بزرگ؛ در میان شاخص های ماتریس رخداد همزمان سطوح خاکستری: کنتراست، انتروپی و همبستگی؛ و در میان شاخص های مبتنی بر حداقّل فاصله: طول اقلیدوسی، فاصله شهری، چبیشف و ضریب همبستگی سطوح خاکستری روابط منطقی با میزان سایش اندازه گیری شده داشتند.