مقایسه سامانه‌های نگهداری پیشنهادی Q و MRMR برای تقاطع تونل‌های معدنی با استفاده از مدل‌سازی عددی (مطالعه موردی: تقاطع W3 معدن شماره یک پروده)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود

2 استادیار؛ دانشکده‌ مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، دانشگاه صنعتی شاهرود.

چکیده

هدف اصلی این پژوهش، مقایسه سامانه‌های نگهداری پیشنهادی روش‌های تجربی RMR و Q برای تقاطع تونل‌های معادن زغال‌سنگ و برآورد میزان کارایی این روش‌های طبقه‌بندی ژیومکانیکی در پایدارسازی تقاطع‌ها است. در این مقاله، با تمرکز بر روی تقاطع W3 واقع در معدن شماره یک پرورده طبس به عنوان مورد مطالعاتی، اطلاعات لازم از طریق برداشت‌های میدانی و آزمایش‌های آزمایشگاهی، جمع‌آوری شد. بر اساس اطلاعات جمع‌آوری شده و با استفاده از روش‌های تجربی طبقه‌بندی ژیومکانیکی MRMR و Q، رده‌بندی توده سنگ انجام شد. سپس با توجه به امتیازهای به دست آمده، سامانه‌های نگهداری مناسب برای تقاطع W3 طراحی شد. در ادامه، سامانه‌های نگهداری طراحی شده با استفاده از روش المان محدود و با کاربرد نرم‌افزار FLAC3D مدل‌سازی شدند. به منظور اعتبارسنجی مدل‌های عددی تهیه شده، وضعیت فعلی تقاطع به همراه سامانه نگهداری نصب شده در محل، مدل‌سازی شده و مقادیر جابجایی حاصل با مقادیر جابجایی برداشت‌شده از ابزاردقیق نصب شده در محل، مقایسه شدند. نتایج نشان می‌دهد که داده‌هایی که از مدل‌سازی به دست آمده با داده‌های برداشتی از جابجایی‌سنج‌های معدن، تطابق قابل قبولی دارد. در نهایت مدل‌های تهیه شده بر اساس سامانه‌های نگهداری پیشنهادی هر یک از روش‌های طراحی تجربی (Q و MRMR) تحلیل شدند. نتایج مدل‌سازی‌های عددی نشان می‌دهد که سامانه نگهداری پیشنهادی روش Q نسبت به روش MRMR، محافظه‌کارانه‌تر است و منجر به رخداد جابجایی‌های کمتر در تقاطع می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Abbasi, F., Khosravi, M., Jafari, A., Bashari, A., & Alipenhani, B. (2021). Support Analysis of Main Tunnels in Tabas Mechanized Parvadeh Mine at Intersection with Coal Seam. Journal of Mining and Environment, 12 (3), 711-724. https://doi.org/10.22044/jme.2021.10610.2014.
Abdellah, W., Raju, G., Mitri, H., & Thibodeau, D. (2014). Stability of underground mine development intersections during the life of a mine plan. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 72, 173-181.
Bai, Q. S., & Tu, S.H. (2016). Failure analysis of a large span longwall drift under water-rich roofs and its control techniques. Engineering Failure Analysis, 67, 15-32.
Kang, Y., Liu, Q., Xi, H., & Gong, G. (2018). Improved compound support system for coal mine tunnels in densely faulted zones: A case study of China's Huainan coal field. Engineering Geology, 240, 10-20.
Kanik, M., Gurocak, Z., & Alemdag, S. (2015). A comparison of support systems obtained from the RMR89 and RMR14 by numerical analyses: Macka Tunnel project, NE Turkey. Journal of African Earth Sciences, 109, 224–238.
Kulatilake, P., Qiong, W., Zhengxing, Y., & Fuxing, J. (2013). Investigation of stability of a tunnel in a deep coal mine in China. International Journal of Mining Science and Technology, 23 (4), 579-589.
Li, Q., Li, J., Zhang, J., Wang, C., Fang, K., Liu, L., & Wang, W. (2019). Numerical simulation analysis of new steel sets used for roadway support in coal mines. Metals, 9 (5), 606. https://doi.org/10.3390/met9050606.
Mesutoglu, M., & Ozkan, I. (2024). Evaluation and Comparison of Rock Bolting Versus Steel Arch Support Systems in Thick Coal Seam Underground Galleries: A Case Study. Mining, Metallurgy & Exploration, 41, 1719–1737. https://doi.org/10.1007/s42461-024-00994-4.
Paul, A., Singh, A., Loui, P., Ajoy, P., Singh K., & Khandelwal, M. (2011). Validation of RMR-based support design using roof bolts by numerical modeling for underground coal mine of Monnet Ispat, Raigarh, India—a case study, Arabian Journal of Geosciences, 5, 1435–1448. https://doi.org/10.1007/s12517-011-0313-8.
Tang, B., Cheng, S., Yeboah, M., Cheng, H., Tang, Y., & Wang, C. (2023). Strength of fabricated enclosed roadway support structure for TBM-excavated coal mine roadways: Experimental and numerical study. Tunnelling and Underground Space Technology, 131, 104779. https://doi.org/10.1016/j.tust.2022.104779.
Tang, B., Yeboah, M., Cheng, H., Tang, Y., Yao, Z., Wang, C., Rong, C., Wang, Z., & Liu, Q. (2021). Numerical study and field performance of rockbolt support schemes in TBM-excavated coal mine roadways: A case study, Tunnelling and Underground Space Technology, 115, https://doi.org/10.1016/j.tust.2021.104053.
Tabas Mine Technical Office, Rock Mechanics Department, (2019), Rock Mechanics Reports, Tabas Parvadeh Coal Company.