استخراج زیرزمینی زغال سنگ همواره به عنوان یکی از پرمخاطره ترین فعالیت های معدنی شناخته می شود. خطرات ناشی از وقوع حوادث احتمالی در این معادن می تواند باعث صدمات جبران ناپذیر جانی، خرابی و از بین رفتن تجهیزات و همچنین ایجاد وقفه در فرآیند تولید معدن شود. به همین دلیل تحلیل ریسک در معادن زغال سنگ از اهمیت بالایی برخوردار است. اولین مرحله از یک فرآیند آنالیز ریسک، شناسایی مخاطرات است. در این پژوهش ابتدا مهمترین مخاطرات استخراج مکانیزه زغال سنگ، با استفاده از ترکیب روش های کتابخانه ای و قضاوت متخصصان شناسایی شد. اولویت بندی مخاطرات شناسایی شده با استفاده از فازی سازی روش تصمیم گیری TOPSIS با کاربرد معیارهای اصلی احتمال وقوع، شدت پی آمد و واکنش و همچنین زیرمعیارهای آسیب پذیری و قابلیت شناسایی انجام گرفت. نتایج نشان می دهد شدت پی آمد با وزن 0.416 و واکنش با وزن 0.293 به ترتیب دارای بیشترین و کمترین میزان تاثیر در رتبه بندی مخاطرات استخراج مکانیزه زغال سنگ است. کاربرد مدل ارایه شده در معدن طبس نشان می دهد ریزش در سقف کارگاه استخراج و ریزش در راهروهای پهنه های استخراجی با شاخص شباهت 0.832 و 0.823 به عنوان مهمترین مخاطرات این معدن شناخته می شوند. همچنین نشست سطح زمین و هجوم آب های زیرزمینی با شاخص شباهت 0.492 و 0.482 دارای کمترین شاخص شباهت در میان مخاطرات شناسایی شده است. به منظور بررسی حساسیت رتبه بندی گزینه ها به تغییرات وزن شاخص ها، یک تحلیل حساسیت نیز انجام شد. نتایج نشان دهنده عدم حساسیت مدل ارایه شده نسبت به وزن معیارهای تصمیم گیری مورد استفاده است.

طی یک دوره تحقیق با همکاری شرکت زغال سنگ البرز شرقی، رفتار سنگ سقف در کارگاه های استخراج واقع در لایه P10 این معادن مطالعه و با نتایج حاصل از مشاهدات و بررسی های نویسنده در معادن Newstan استرالیا مورد مقایسه قرار گرفت.روش های کمی و کیفی متعددی برای تقسیم بندی و ارزیابی سنگ سقف وجود دارد که عمدتا بر اساس چینه شناسی استوار هستند. ارزیابی های انجام شده بر مبنای این روش ها به همراه مشاهدات در معادن فوق نشان داد که علاوه بر ویژگی های ژئومکانیکی، مشخصات چینه شناسی بخش های فوقانی کارگاه استخراج از عوامل تعیین کننده در رفتار سنگ سقف می باشد. در این راستا با توجه به آن که کسب اطلاعات اولیه در این زمینه در جهت پیش بینی رفتار و نهایتا کنترل سنگ سقف کارگاه استخراج از اهمیت زیادی برخوردار است، استفاده بهینه از نتایج حفاری های اکتشافی و بررسی های زمین شناسی و در صورت لزوم اجرای حفریات تکمیلی جهت کسب اطلاعات کافی از چینه شناسی بخش های فوقانی لایه های مورد نظر برای استخراج توصیه گردید.

برقراری پایداری جبهه کار در زمان استخراج زغالسنگ به روش استخراج جبهه کار طولانی، از جمله مهم ترین عوامل موثر در اقتصادی بودن اجرای این روش است. پارامترهای متعددی در پایداری جبهه کار موثرند. بنابراین لزوم شناخت و بررسی تاثیر آن ها بر یک معدنکاری ایمن و اقتصادی امری ضروری است. در این پژوهش، پایداری جبهه کار یک پهنه استخراجی در ابعاد واقعی برای بررسی تاثیر معدنکاری و جابه جایی لایه ها بر پایداری جبهه کار با استفاده از یک مدل عددی مورد بررسی قرار گرفت. ابتدا پارامتر های موثر بر پایداری جبهه کار دسته بندی و بررسی شده است. سپس با استفاده از نرم افزار FLAC3D پایداری جبهه کار پهنه E3 از معدن زغالسنگ پرورده طبس در زمان استخراج شبیه سازی و بررسی شد. از معیارهای ساکورایی برای بررسی پایداری دیواره ها و جبهه کار پهنه E3 با محاسبه مقادیر تنجش برشی در این نواحی استفاده شد. با انجام شبیه سازی تاثیر گام نخست و دوره ای معدنکاری بر پایداری جبهه کار استخراجی در زمان استخراج زغالسنگ مورد بررسی قرار گرفت. گام نخست و دوره ای تخریب به ترتیب در حدود 5/11 و 5/2 متر محاسبه شد. تخریب اولیه سقف پس از استخراج برش چهارم رخ می دهد. بر اساس نتایج به دست آمده از مدل سازی عددی، احتمال رخداد ناپایداری و پوسته شدن جبهه کار در فاصله  6 تا 10 متری پس از پیشروی در جبهه کار، همزمان با تخریب اولیه و دوره ای سقف وجود دارد. بطور کلی جبهه کار در پهنه E3 معدن زغالسنگ پروده طبس در حالت بینابینی ریزش و پایداری قرار دارد ولی سقف بالای آن بعد از استخراج 6 برش زغال سنگ مستعد ریزش است. فشار وارد بر بازکننده ته میله به دلیل شیب لایه های سقف و انتقال نیروی وزن لایه های بالایی در جهت شیب و عمق قرارگیری بیشتر به نسب سرمیله به مراتب بیشتر از فشار وارده در سمت سر میله است. جبهه کار در طول فرایند استخراج زغال سنگ در نزدیکی بازکننده های اصلی فرو خواهد ریخت. برای جلوگیری از ریزش جبهه کار و سقف از پیچ سنگ های برش پذیر پیشنهاد شده است.

توزیع تنش ها و روش های تخمین فاصله تعادلی تنش برجا در منطقه تخریب کارگاه استخراج همواره یکی از مباحث چالش برانگیز به جهت غیرقابل دسترس بودن این منطقه بوده است. در هنگام استخراج پهنه های زغالی به روش جبهه کار بلند، طبقات روباره با شدت متفاوت از سقف بلافصل به سمت سطح زمین تحت تاثیر قرار می گیرند. بسته به ویژگی های سنگ، ضخامت منطقه تخریب و نوع و ماهیت طبقات، سقف بلافصل در پشت جبهه کار تا فاصله ای دچار فرو ریزش می شود. تلاش های گسترده ای برای توجیه وضعیت تنش ها و جابه جایی منطقه تخریب و منطقه شکست در لایه های افقی زغالسنگ صورت گرفته اما تا کنون تحقیقات بسیار اندکی راجع به لایه های شیب دار گزارش شده است. در پژوهش حاضر به تخمین بازتوزیع تنش ها و فاصله بازگشت تنش برجا، جابه جایی ها و شکل سقف بلافصل در فضای تخریب پهنه جبهه کار بلند شیب دار با شیب حدودا 43 درجه به روش تفاضل محدود پرداخته شده و نتایج با نوشتار تحقیقاتی موجود مقایسه شده است. بطور کلی الگوی بازتوزیع تنش ها و جابجایی ها با کارهای تحقیقاتی موجود مطابقت دارد. عمق، ضخامت لایه، فاکتور تورم و مقاومت خرده سنگ ها از پارامترهای تاثیرگذار بر فاصله تعادلی فشار روباره اند. فاصله تعادلی تنش برجا 198 متر حاصل شد که مطابقت نزدیکی با نوشتار تحقیقاتی موجود را نشان می دهد. به منظور ارزبابی سیستم نگهداری از معیار جابجایی بحرانی و کرنش برشی ساکورایی برای فضاهای زیرزمینی در ناحیه کارگاه و تونل های پیشروی استفاده شد و نگهداری بخش پایینی کارگاه و تونل باربری حائز اهمیت تشخیص داده شد.

اندازه گام تخریب اول در روش استخراج جبهه کار طولانی به طور مستقیم با بیشینه تنش وارد شده به تجهیزات نگهداری در ارتباط بوده و در نتیجه بر روی شرایط پایداری، ایمنی و تداوم عملیات مؤثر است. این مقاله برای تخمین گام تخریب اول رویکردی مبتنی بر قابلیت تخریب لایه-های سقف ارائه می کند. برای این منظور قابلیت تخریب سقف بلاواسطه از طریق تعریف شاخص قابلیت تخریب لایه های سقف (RSCi) با هدف تجمیع پارامترهای مؤثر در فرآیند تخریب لایه های سقف تعریف شده است. این شاخص به عنوان خروجی یک سیستم طبقه بندی جدید با استفاده از یک روش ترکیبی تصمیم گیری چند معیاره فازی توسعه یافت است. سپس ارتباط بین حجم فضای استخراج شده تا زمان وقوع تأثیر وزنی اول (یعنی حاصل ضرب طول سینه کار در ارتفاع کارگاه در گام تخریب اول) با RSCi به صورت مدل های خطی و غیرخطی مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور توسعه و اعتبار سنجی مدل ها از پایگاه داده ای جمع آوری شده شامل اطلاعات دوازده پهنه از شش کشور استفاده شده است. نتایج اعتبار سنجی مدل ها نشان می دهد مدل غیرخطی چندجمله ای درجه 2 دارای بهترین عملکرد در تخمین گام تخریب اول در سه پهنه هدف اعتبارسنجی بوده است. نتایج کلی حاصل از مقاله نشان می دهد رویکرد ارائه شده دارای انعطاف پذیری و دقت قابل قبولی برای تخمین گام تخریب اول پروژه های استخراج جبهه کار طولانی زغال سنگ است.

روش استخراج جبهه کار بلند یکی از روش های استخراج زغال سنگ با راندمان تولید بالاست که برای تجهیز و آماده سازی آن نیاز به سرمایه گذاری اولیه زیادی است. در روش جبهه کار بلند با پیشروی سینه کار، طبقات سقف در قسمت عقب سینه کار تخریب می شود و به دنبال آن بار های زیادی در اطراف پهنه های استخراجی و جلوی جبهه کار توزیع می شود. برای محافظت از تونل های اصلی و تونل های دسترسی معدن در برابر تنش های ایجاد شده حاصل از استخراج پهنه از دو راهکار بهره گرفته می شود. راهکار اول که مهمترین اثر را بر پایداری پهنه دارد، بر جای گذاشتن پا یه های زنجیری دراطراف پهنه و پایه حایل بین کارگاه استخراج و تونل های اصلی است و راهکار دیگر نصب نگهداری در تونل ها برای کنترل همگرایی تونل هاست. از این رو عرض مناسب پایه حایل به طوری که بیشترین بهره وری از ماده معدنی و بیشترین تاثیرگذاری بر کاهش توزیع تنش های اطراف تونل های اصلی داشته باشد، از اهمیت بسزایی برخوردار است. هدف اصلی این تحقیق بدست آوردن عرض مناسب پایه حایل در انتهای پهنه استخراجی E3 در معدن طبس به نحوی که تونل های اصلی معدن دارای کم ترین میزان همگرایی باشند، است. ابزار مورد استفاده در این تحقیق مدل سازی عددی با روش تفاضل محدود و در محیط نرم افزار FLAC3D است. نتایج مدل های عددی مختلف از پیشروی کارگاه استخراجی نشان داده است که میزان پیشروی بر توزیع تنش ها تاثیر داشته و در فاصله حدود 80 متری از جلو جبهه کار پهنه به تنش های اولیه می رسد. به عبارت دیگر عرض مناسب پایه حایل 80 متر برآورد شده است. همچنین نتایج توجیه اقتصادی نشان داده است که عرض پایه 80 متر سبب می شود حدود 6000 تن زغال سنگ بیشتر استخراج گردد.