نشریه مهندسی عمران امیرکبیر

نشریه مهندسی عمران امیرکبیر

مدلسازی عددی و ارزیابی پایداری انشعاب دو شاخه H16 در معدن زغال‌سنگ طبس

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده
دانشکده مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی امیرکبیر (پلی‌تکنیک تهران)، تهران، ایران
چکیده
طراحی شبکه تونل‌ها در معادن زیرزمینی ذاتاً پیچیده است و ناگزیر به ایجاد انشعاب‌ها و تقاطع‌های گوناگون است. پایداری این تقاطع‌ها مستقیماً ایمنی و بازدهی معدن را تحت تأثیر قرار می‌دهد. در پژوهش حاضر، یکی از تقاطع‌های دوشاخه معدن زغال‌سنگ پروده طبس (انشعاب دو شاخه H16) مورد مطالعه قرار گرفته است. روش تفاضل محدود (نرم‌افزار FLAC3D) برای محاسبه سه مؤلفه توزیع تنش‌های القایی، تمرکز تنش و وسعت ناحیه پلاستیک به کار گرفته شد. نتایج نشان می‌دهند که بیشینه تنش قائم القایی در محدوده بین دو تونل و در جانب چپ تقاطع به 5/25 مگاپاسکال می‌رسد. در همین ناحیه (چپ تقاطع)، تمرکز تنش در همسایگی تونل شیب‌دار به 6/1 و در مجاورت تونل دسترسی به 7/1 افزایش می‌یابد. در سقف تونل دسترسی، فاصله گرفتن از محل انشعاب با افزایش تدریجی تنش همراه است؛ پدیده‌ای که به مقطع غیردایروی و عریض این تونل نسبت داده می‌شود. میزان خطای مدلسازی در سه مقطع مورد بررسی با بیشینه جابجایی به ترتیب 419، ۴۱۲ و 370 میلی‌متر که معادل همگرایی افقی ۸۳۸، ۸۲۴ و ۷۴۰ میلی‌متر می‌باشند، محاسبه گردید. خطای نسبی مدل نسبت به داده‌های میدانی به ترتیب ۵٪، ۳٪ و ۸٪ برآورد شده است. به دلیل وجود لایه‌هایی با مقاومت ناهمسان، گسترش ناحیه پلاستیک در فواصل مختلف از تقاطع رفتاری کاملاً نامتقارن نشان می‌دهد. افزون بر این، حضور لایه زغال‌سنگ در کف تونل‌ها، نه تنها دامنه ناحیه پلاستیک را تشدید می‌کند، بلکه مستقیماً به ناپایداری و بالازدگی کف می‌انجامد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Numerical Modeling and Stability Assessment of the H16 Bifurcation in the Tabas Coal Mine

نویسنده English

Satar Mahdevari
Department of Mining Engineering, Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran
چکیده English

The design of tunnel networks in underground mines is inherently complex, inevitably leading to various branches and intersections. The stability of these intersections directly affects the safety and efficiency of the mine. In the present study, one of the bifurcated intersections of the Parvadeh Tabas coal mine (the H16 two branch intersection) has been investigated. The finite difference method was employed to calculate three components: the distribution of induced stresses, the stress concentration, and the extent of the plastic zone. The results show that the maximum vertical induced stress in the area between the two tunnels reaches 25.5 MPa on the left side of the intersection. In the same zone (left side of the intersection), the stress concentration increases to 1.6 near the inclined tunnel and to 1.7 near the access tunnel. At the roof of the access tunnel, moving away from the intersection is accompanied by a gradual increase in stress – a phenomenon attributed to the non circular and wide cross section of this tunnel. The modeling error in the three investigated sections was calculated based on the maximum displacements of 419, 412, and 370 mm, respectively, The relative error of the model compared to the field data was estimated at 5%, 3%, and 8%, respectively. the extension of the plastic zone at various distances from the intersection exhibits an asymmetric behavior. Furthermore, the presence of coal at tunnel floor not only intensifies the extent of the plastic zone but also directly leads to floor instability and heave.

کلیدواژه‌ها English

Numerical modeling
Bifurcated intersection
Induced stresses
Extent of the plastic zone
Tabas mine