مدل‌سازی عددی سه بعدی پدیده بالازدگی کف تونل باربری در روش جبهه‌کاربلند مکانیزه معدن زغال‌سنگ طبس

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه یزد

2 دانشگاه یزد- دانشکده مهندسی معدن و متالورژی

3 دانشگاه یزد- دانشکده مهندسی معدن و متالورژی- گروه استخراج

چکیده

یکی از مشکلاتی که در تونل‌های بین پهنه‌ای در روش جبهه‌کار بلند مکانیزه به وقوع می‌پیوندد، مساله مچاله شوندگی تونل‌ها و به طور ویژه بالازدگی کف این تونل‌ها به دلیل توزیع تنش‌های القایی ناشی از استخراج پهنه‌ها است. سیستم نگهداری این تونل‌ها در اثر فشار تورمی که به سیستم نگهداری وارد می‌شود، دچار خسارت‌های شدیدی می‌شوند. معدن زغال‌سنگ پروده طبس که به روش مکانیزه در حال استخراج است، با مشکلات ناشی از پدیده بالازدگی در کف تونل‌های باربری دنباله لایه مواجه است، بگونه‌ای که در برخی نقاط، مقدار بالازدگی کف تونل بعد از استخراج زغال‌سنگ در منطقه مورد نظر و در اثر پیشروی جبهه‌کار به حدود 1.4 متر می‌ر‌سد. هدف از انجام این پژوهش، مدل‌سازی عددی سه بعدی پدیده بالاآمدگی کف تونل و طراحی مجدد سیستم نگهداری تونل باربری پهنه شرقی شماره 2 معدن پروده یک طبس (E2M.G) است. ابزار مورد استفاده مدل‌سازی عددی با نرم‌افزار FLAC3D است. بدین منظور مقدار بالازدگی کف و اثر پیشروی جبهه‌کار بر روی این پدیده با استفاده از نرم افزار مذکور بررسی شده است. نتایج حاصل از مدل‌سازی عددی نشان می‌دهد که مقدار بالازدگی در نقطه شاهد کف تونل بدون در نظر گرفتن اثر پیشروی جبهه‌کار 45 سانتیمتر و زمانی‌که جبهه‌کار در فاصله 5 متری نقطه شاهد است به 145 سانتیمتر می‌رسد. در نهایت با پیشنهاد سیستم نگهداری از نوع قاب فولادی 180 IPB همراه با حفر کف تونل به شکل قوسی با عمق 40 سانتیمتر و نصب 8 عدد پیچ‌سنگ در کف، مقدار آماس کف در 5 متری جبهه‌کار به کمتر از 20 سانتیمتر کاهش ‌یافته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Anagnostou, G., & Kovári, K. (1995). Numerical analysis of tunnel floor heaves in swelling ground. In Proceedings of the international symposium on numerical models in geomechanics. Davos (Vol. 6, No. 8).
Anon. (2005). Basic Design of  Tabas Coal Mine Project, Report-Mining. Vol 1 of 5.
Barla, M. (1999). Tunnels in swelling ground: simulation of 3D stress paths by triaxial laboratory testing (Doctoral dissertation, Politecnico di Torino).
Barla, M. (2008). Numerical simulation of the swelling behaviour around tunnels based on special triaxial tests. Tunnelling and Underground Space Technology23(5), 508-521.
Chang, Q., Zhou, H., Xie, Z., & Shen, S. (2013). Anchoring mechanism and application of hydraulic expansion bolts used in soft rock roadway floor heave control. International Journal of Mining Science and Technology23(3), 323-328.
Chen, Y., Bai, J., Yan, S., Xu, Y., Wang, X., & Ma, S. (2012). Control mechanism and technique of floor heave with reinforcing solid coal side and floor corner in gob-side coal entry retaining. International Journal of Mining Science and Technology22(6), 841-845.
Gao, F., Stead, D., & Kang, H. (2015). Numerical simulation of squeezing failure in a coal mine roadway due to mining-induced stresses. Rock Mechanics and Rock Engineering48(4), 1635-1645.
Hesami, S., Bararpour, M., Shakeri, A., 2011. Mangment of teunnel in subsidence case;case study in sweelling ground.  6th civil engoneering conferences, semnan university. (in Persian)
Jin, S., & Lianguo, W. (2011). Numerical simulation of grooving method for floor heave control in soft rock roadway. Mining Science and Technology (China)21(1), 49-56.
Kovári, K. (2009). Design methods with yielding support in squeezing and swelling rocks. In World Tunnel Congress. Budapest, Hungary:[sn] (pp. 1-10)
Mortazavi, A., Hassani, F. P., & Shabani, M. (2009). A numerical investigation of rock pillar failure mechanism in underground openings. Computers and Geotechnics36(5), 691-697.
Najafi, M, 2009. Optimized design for Longwall Chain Pillars in the Tabas Coal Mines. M.Sc Thesis, Shahrood university of technology. (in Persian)
Najafi, M., Jalali, S. E., Bafghi, A. Y., & Sereshki, F. (2011). Prediction of the confidence interval for stability analysis of chain pillars in coal mines. Safety science49(5), 651-657.
Peng, S. S. (2006). Longwall mining. second edition, Morgantown, WV.621 pp.
Schumacher, F. P. (2012). Numerical investigation of pipe umbrella roof support systems in underground coal mining. The University of Utah.
Shahriar, K., Amoushahi, S., & Arabzadeh, M. (2009, January). Prediction of surface subsidence due to inclined very shallow coal seam mining using FDM. In Coal Operators' Conference (p. 93).
Shahrifzadeh, A.,  2011. Redesign of support system in Tabas coal mine tunnels. M.Sc Thesis, Bafgh Azad  university. (in Persian)
Sun, Y. (2004). Ground Control for Emplacement Drifts for LA (No. 800-K0C-SSE0-00100-000-00A). Yucca Mountain Project, Las Vegas, Nevada (US).
Tabas coal mine design office (TCMDO), 2013. Extraction report. Tabas coal mine.(in Persian)
Yasitli, N. E., & Unver, B. (2005). 3D numerical modeling of longwall mining with top-coal caving. International journal of rock mechanics and mining sciences, 42(2), 219-235.
Yasitli, N. E., Unver, B. (2005). 3-D Numerical Modelling Of Stresses around a Longwall Panel with Top Coal Caving. The Journal of The South African Institute of Mining and Metallurgy, VOLUME 105.
Zhu, S. Y., Jian, Z. Q., Hou, H. L., Xiao, W. G., & Pu, Y. A. O. (2008). Analytical model and application of stress distribution on mining coal floor. Journal of China University of Mining and Technology, 18(1), 13-17.