دانشگاه آزاد اسلامی
واحد تهران جنوب
دانشکده تحصیلات تکمیلی

 پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد “M.Se”
مهندسی معدن – گرایش استخراج

 عنوان:
مدلسازی پیلارها در روش جبهه کار طولانی با استفاده از تکنیک های
پیشرفته عددی

برای رعایت حریم خصوصی اسامی استاد راهنما و نگارنده درج نمی شود

تکه هایی از متن به عنوان نمونه :
(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)
چکیده
هدف اصلی از این پایان نامه مدلسازی عددی پیلارهای سیستم معدنکاری جبهه کار طولانی، به ویـژه پیلارهـای
موقت می باشد. در این راستا پارامترهای اصلی از جمله نقش پیلارهای زنجیره ای اصـلی و موقـت، مکانیـک سـنگ
کاربردی در پایداری سازه های زیرزمینی، شیوه های تعیین خصوصیات مکـانیکی و مقـاومتی سـنگ، تکنیـک هـای
مدلسازی عددی و توانایی مدل عددی در شبیه سازی رفتار تسلیم شدن پیلار زغالی مطالعه شده است.
مطالعه روش های مرسوم طراحی پیلار زنجیره ای معادن جبهه کار طولانی زغال سنگ نشان داده است که ایـن
روش ها تمام پارامترهای موثر در رفتار پیلار را به طور همزمان در نظر نمی گیرند. همچنـین اسـتفاده از آنهـا بـرای

یک مطلب دیگر :

طراحی پیلار موقت غیرمنطقی است.
بنابراین و بر اساس شناسایی پنج مرحله مختلف بارگذاری بر پیلار در سیـستم معـدنکاری جبهـه کـار طـولانی،
روش مدلسازی عددی به عنوان راهکار مناسب طراحی پیلار زنجیره ای، به ویژه بـرای پـیلار موقـت پیـشنهاد شـده
است.
با توجه به رفتار کرنش نرمی زغال سنگ در طول پروسه بارگذاری، مدل های مرسـوم کـرنش نرمـی آنـالیز و بـا
یکدیگر مقایسه شده اند. بر اساس مطالعه صورت گرفته و با تکیه بر شرایط پیلارهای زغالی معادن جبهه کار طولانی
و نیز داده های میدانی قابل دسترس، مدل کرنش نرمی FLAC برای مدلسازی پیلار انتخاب شده است.
در مدلسازی مقدماتی با استفاده از شبیه سازی های متعدد، پارامترهای فیزیکی و مجازی مـوثر بـر رفتـار پـیلار
شناسایی شده اند. همچنین با شبیه سازی تست مقاومت فشاری سه محوری، پتانسیل مـدل ایجـاد شـده در شـبیه

سازی رفتار تسلیم شدن زغال سنگ ارزیابی شده است. نتایج این مطالعه نشان می دهد که مدل عـددی مـی توانـد
رفتار پیلار زغالی تحت اعمال بارهای گوناگون را شبیه سازی نماید. مقایسه نتایج مدل عددی با برآورد روابط مرسوم
طراحی پیلار بیانگر قابلیت اعتماد بالای مدل عددی می باشد؛ البته به شرطی که مدل عددی به صـورت مـوردی بـا
داده های میدانی تنظیم شود. بدین ترتیب، طراحی پیلار با استفاده از روش شبیه سازی ارائه شده در کنـار مقایـسه
نتایج آن با برآورد روابط مرسوم طراحی می تواند میزان ریسک عملیات را کاهش دهد؛ به نحوی که امکـان پرهیـز از
شکست غیر کنترل شده و فاجعه آمیز پیلار زغالی فراهم آید.
1
مقدمه
روش استخراج جبهه کار طولانی، یک روش کاملا پر تولید با قابلیت مکانیزاسیون بـالا مـی باشـد کـه از
اوایل قرن هفدهم میلادی در معادن زغال سنگ اروپا رواج یافت و پـس از آن نیـز در اوایـل دهـه 1960 بـا
توسعه وسایل نگهداری خود پیشرو در معادن امریکا به کار گرفته شد.
در طول دهه 1990 سهم تولید معادن جبهه کار طولانی از کل تولیدات زیرزمینی زغال سنگ تقریبا دو
برابر شده است و این روند همچنان ادامه دارد. دلایل اصلی این توسعه قابلیت بالای مکانیزه شـدن در کنـار
شرایط ایمنی مطلوب بوده و لازمه ایمنی مطلوب، طراحی مناسب پانل ها و سیستم تهویه است.
طراحی مناسب پانل ها، شامل راه های دسترسی دو طرف آنها می باشـد کـه عـلاوه بـر داشـتن شـرایط
تهویه مناسب، لازم است تا از ایمنی کافی برای رفت و آمد کارگران، دسترسی به سـینه کـار و نیـز ترابـری
زغال سنگ برخوردار باشند.
ارتفاع معمول روباره (عمق معدن) در روش جبهه کار طولانی بین 200 تا 2700 فوت (60 تا 820 متـر)
بوده و هر چه عمق معدن افزایش یابد، طراحی راه های دسترسی دو طرف پانل و حفظ شرایط پایداری آنهـا
مشکل تر می شود. در نتیجه برای نگهداری ایمن، لازم است تعداد و عـرض پیلارهـای زنجیـره ای افـزایش
یابد که این امر باعث می شود بازیابی استخراج زغال سنگ کاهش یافته، هزینه ها افزایش یابنـد. همچنـین
وجود پیلارهای زیاد و پهن، به عنوان مانع در برابر جریان تهویه عمل نموده، افزایش هزینه های تهویه را بـه
دنبال دارد.
راه کار مناسب برای این شرایط استفاده از پیلارهای موقت می باشد که ضمن اقتـصادی بـودن، شـرایط
پایداری راه های دسترسی دو طرف پانل را نیز در معادن عمیـق تـامین مـی نماینـد. اسـتفاده از پیلارهـای
موقت که پهنای کمتری دارند، شرایط توزیـع تـنش بـر راه هـای دسترسـی دو طـرف پانـل را تغییـر داده،
وضعیت ایمنی عملیات بهبود می یابد. همچنین بازیابی زغال سنگ را به طور مـوثری افـزایش مـی دهـد و
مانع کمتری در برابر جریان هوای تهویه ایجاد نموده، تهویه راحت تر صورت می گیرد.
2
استفاده از پیلارهای موقت که باعث پیشگیری از افت بازیابی شـده و هزینـه هـای نگهـداری در معـادن
عمیق جبهه کار طولانی را کاهش می دهد، راهکار جدیدی بوده و هنوز تئوری هـای مناسـب طراحـی آنهـا
ارائه نشده است. به طوریکه تمام پیلارهای موقت توسط معدنکاران و با تکیه بر دانـش تجربـی و اسـتفاده از