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.

متن کامل این مقاله به زبان انگلیسی می باشد، لطفا برای مشاهده متن کامل مقاله به بخش انگلیسی مراجعه فرمایید.   لطفا برای مشاهده متن کامل این مقاله اینجا را کلیک کنید.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

متن کامل این مقاله به زبان انگلیسی می باشد، لطفا برای مشاهده متن کامل مقاله به بخش انگلیسی مراجعه فرمایید.   لطفا برای مشاهده متن کامل این مقاله اینجا را کلیک کنید.

بررسی رفتار حفریات زیرزمینی با تکیه بر اندازه گیری جابجایی ها از رایجترین روش های ارزیابی پایداری است. در این تحقیق تاثیر عملیات استخراجی در کارگاه های 245 پسرو و 245 پیشرو بر وضعیت گالری پست 5 معدن بزرگ پابدانا که متحمل مشکلات گوناگون شامل جابجایی بیش از حد مقطع عرضی گالری، ایجاد تغییر شکل های گوناگون قاب های نگهداری و شکست و تخریب آنها گردیده، ارایه شده است. ابزار مورد استفاده متر همگرایی سنج و ایستگاه ها از نوع 3 نقطه ای هستند. نتایج یکساله ثبت همگرایی در 12 ایستگاه حاکی از آن است که بیش از 92% جابجایی کل در پشت جبهه کار کارگاه استخراج جبهه کار طولانی رخ می دهد. به گونه ای که تغییر شکل های مضر در محدوده ای بین 7 تا 22 متر پشت جبهه کار کارگاه و در زیر زون تخریب بوقوع می پیوندند. همچنین سرعت پیشروی عملیات استخراجی در کارگاه از عوامل مهم تاثیرگذار بر رفتار گالری تشخیص داده شد.

پدیده شکست سنگ در محدوده کارگاه های جبهه کار طولانی که در اثر تمرکز تنش رخ می دهد، یکی از مهم ترین عواملی است که سبب اختلال در عملیات استخراج، تاخیرهای طولانی مدت، کاهش بهره وری و کاهش ایمنی می شود. با افزایش عمق و وسعت معادن جبهه کار طولانی، مشکلات ناشی از شکست سنگ به ویژه در لایه های سقف بلافاصله کارگاه و محدوده جبهه کار به شدت افزایش خواهد یافت. از سوی دیگر امکان پیش بینی این پدیده با استفاده از ابزارهای رفتارنگاری سنتی وجود ندارد؛ به طوری که فاقد توجیه اقتصادی یا دقت کافی می باشند. در این تحقیق مکانیزم شکست، شدت ناپایداری و جهت یافتگی شکست های قریب الوقوع که در حین پیشروی جبهه کار رخ می دهند، از طریق تجزیه و تحلیل امواج لرزه ای القایی ارزیابی شده است. برای این منظور معدن زغال سنگ طبس به عنوان مطالعه موردی انتخاب شده است. به منظور ارزیابی مکانیزم شکست سنگ، مکانیزم کانونی امواج لرزه ای القایی با استفاده از روش وارونه سازی تانسور گشتاور لرزه ای تعیین شده است. به این ترتیب که تانسور گشتاور لرزه ای بر اساس شکل موج امواج لرزه ای محاسبه می شود و در مرحله بعد با تجزیه تانسور گشتاور لرزه ای، مکانیزم شکست سنگ تعیین می شود. همچنین جهت یافتگی ناپایداری ها از طریق ترسیم الگوی پراش امواج لرزه ای به صورت سه بعدی مشخص شده است. طبق نتایج، مکانیزم کانونی غالب در این معدن به صورت نیروی دوقطبی برداری خطی بوده که متناظر با مکانیزم شکست فشاری/کششی است. همچنین مکانیزم شکست برشی در محدوده ناپیوستگی های زمین شناسی به ویژه گسل ها رخ داده است. نتایج این تحقیق نشان می دهد که پایش و تجزیه و تحلیل امواج لرزه ای القایی معیار مناسبی برای شناخت بهتر شرایط شکست سنگ می باشد؛ به طوری که با شناسایی نواحی ناپایدار، نوع مکانیزم شکست و جهت یافتگی ناپایداری ها کمک شایانی به اتخاذ اقدامات پیشگیرانه از جمله اصلاح طرح استخراج، تغییر نرخ پیشروی، انتخاب سیستم نگهداری مناسب و نصب به موقع آن خواهد کرد.

با استخراج لایه زغالسنگ در کارگاه های جبهه کار طولانی، شرایط تعادل تنش های برجا تغییر کرده و توزیع مجدد تنش های برجا در محدوده کارگاه استخراج منجر به افزایش تمرکز تنش در پیرامون پهنه می شود. توزیع مجدد میدان تنش در اطراف کارگاه استخراج سبب ایجاد تنش های القایی و به تبع آن تغییرشکل و جابه جایی توده سنگ می شود. در این خصوص به علت تمرکز تنش در اطراف کارگاه استخراج، فشار تکیه گاهی جلویی از اهمیت بیش تری برخوردار است. از این رو در این پژوهش سعی شده است جهت تنش های اصلی القایی پیرامون کارگاه استخراج با استفاده از داده های لرزه نگاری و از طریق وارونه سازی تانسور گشتاور لرزه ای تعیین شود. به این ترتیب با تجزیه و تحلیل امواج لرزه ای القایی که در اثر تمرکز تنش منتشر می شوند، تانسور گشتاور لرزه ای محاسبه شده و سپس با استفاده از مقادیر ویژه و بردارهای ویژه، جهت تنش های القایی تخمین زده می شوند. برای این منظور با انتخاب کارگاه E2 معدن زغالسنگ طبس به عنوان مطالعه موردی، امواج لرزه ای متناظر با 24 ریزش سقف در این کارگاه مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می دهد که مکانیزم شکست غالب در این کارگاه به صورت فشاری/کششی ظاهر شده است. همچنین ناپایداری های کارگاه عمدتا ناشی از تمرکز تنش بوده و موقعیت فضایی آنها در محدوده جبهه کار متمرکز شده است. از طرف دیگر شکست برشی بیشتر در محدوده گسل های منطقه ظاهر شده است. به طور کلی در بیش تر موارد جهت بیشینه تنش اصلی القایی نسبت به افق زاویه حاده داشته است. این موضوع نشان می دهد که تنش های القایی افقی بیش ترین تاثیر را در ناپایداری و وقوع شکست سقف داشته اند.

فرایند تخریب در روش استخراج جبهه کار طولانی به طور مستقیم بر پایداری و پیوستگی عملیات استخراج تأثیر می گذارد. از این رو پیش-بینی رفتار تخریبی سقف از دو دیدگاه گام های تخریب و مقدار تنش های القایی ایجاد شده در طی آن مسئله ای ضروری در طراحی پروژه های استخراج جبهه کار طولانی است. در این راستا فرآیند تخریب اول که در آن گام تخریب و تنش های القایی بیش از تخریب دوره ای است دارای اهمیت ویژه ای است. بر این اساس در این مقاله به بررسی تنش های القایی ناشی از فرایند تخریب اول از طریق شبیه سازی عددی گسسته پرداخته شده است. برای این منظور تأثیر تغییرات 5 پارامتر مقاومت کلی سقف بلاواسطه به صورت تابعی از مقاومت فشاری تک محوری لایه ها و ضخامت آن ها، ارتفاع سقف بلاواسطه، فاصله لایه بندی در سقف بلاواسطه، عمق معدنکاری و نسبت تنش های برجا بر روی بیشینه تنش های القایی قائم و افقی جلو و پشت جبهه کار با استفاده از نرم افزار UDEC تحلیل شده است. نتایج حاصل شده نشان می دهد که به جز برای نسبت تنش های برجا، روند تغییرات فشارهای پایه ای قائم و افقی جلویی و عقبی نسبت به تغییرات پارامترها یکسان است. همچنین رابطه تمام پارامترها با تنش-های پایه ای به جز ارتفاع سقف بلاواسطه به صورت مستقیم است.

انتشار زیاد گاز متان از محدوده کارگاه استخراج فعال و همچنین از لایه‏ های بالا و پایین لایه استخراجی می‏ تواند بر ایمنی و بهره وری معادن زیرزمینی زغال سنگ اثرگذار باشد. ازآنجاکه تهویه به تنهایی ممکن است برای کنترل سطح گاز متان در محیط استخراج جبهه کار طولانی کافی نباشد، استفاده از گزینه های استاندارد کنترل متان مانند گاززدایی لازم است انجام شود. استفاده از روش های مختلف گاززدایی می تواند منجر به کاهش انتشار متان به محیط کاری استخراج و پایین آمدن خطر انفجار و نهایتاً افزایش ایمنی و تولید شود. در معدن زغال سنگ شماره یک پروده طبس، گاززدایی با روش گمانه های متقاطع صورت می پذیرد. این روش با حفر گمانه‏هایی از راهرو بالایی در لایه‏های بالای لایه زغال‏سنگ در حال استخراج و در ایستگاه‏هایی با فواصل متفاوت در طول پهنه استخراجی صورت می‏گیرد. هدف اصلی این تحقیق تعیین مقادیر مناسب پارامترهای مختلف گمانه‏های گاززدایی به منظور افزایش راندمان گاززدایی است. پارامترهای موردبررسی شامل طول گمانه‏های گاززدایی، زاویه گمانه‏ها نسبت به محور راهرو بالایی و زاویه گمانه‏ها نسبت به کف راهرو یا افق می باشند. بر این اساس تحلیل داده های عملیاتی حاصل از گاززدایی از پهنه E4 نشان داده است که با افزایش شیب پهنه زاویه گمانه‏های گاززدایی نسبت به محور راهرو بالایی را باید کمتر در نظر گرفت همچنین به طورمعمول دبی گاز خروجی ایستگاه‏های گاززدایی در فاصله بین 15 تا 25 متری از لبه کارگاه شروع به افزایش می‏کند درنتیجه طول گمانه‏های گاززدایی را نباید بیشتر از 45 متر در نظر گرفت.