تحلیل پایداری تقاطع تونل‌های شیبدار و دسترسی در معدن زغال‌سنگ طبس با استفاده از روش عددی تفاضل محدود

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی‌ارشد مهندسی تونل و فضاهای زیرزمینی، دانشکده مهندسی معدن، دانشگاه صنعتی امیرکبیر (پلی‌تکنیک تهران)

2 عضو هیأت علمی دانشکده مهندسی معدن-دانشگاه صنعتی امیرکبیر

3 عضو هیات علمی دانشگاه صنعتی امیر کبیر

10.22034/anm.2025.22282.1646

چکیده

به علت پیچیدگی طرح شبکه تونل‌ها در معادن زیرزمینی معمولاً در این معادن تقاطع‌های مختلفی وجود دارد که پایداری آنها اهمیت زیادی دارد. در این تحقیق، پایداری یکی از تقاطع‌های دوشاخه معدن زغال‌سنگ پروده طبس که در اثر تقاطع تونل شیبدار شماره دو و تونل دسترسی به گالری شماره پنج ایجاد می‌شود، مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور توزیع تنش‌های القایی، شدت تمرکز تنش و گستردگی ناحیه پلاستیک با استفاده از روش عددی تفاضل محدود در محیط نرم‌افزار FLAC3D بررسی شده است. بر اساس نتایج حاصل، در محدوده بین تونل شیبدار و تونل دسترسی، بیشینه تنش القایی قائم معادل 5/25 مگاپاسکال در سمت چپ تقاطع دوشاخه رخ داده است. همچنین بر اساس کانتورهای تمرکز تنش در محدوده بین تونل شیبدار و تونل دسترسی، تمرکز تنش در سمت چپ تقاطع دوشاخه در نزدیکی تونل شیبدار تا 65/1 و در نزدیکی تونل دسترسی تا 71/1 افزایش می‌یابد. در سقف تونل دسترسی با دورشدن از محل تقاطع، سطح تنش‌ها روند افزایشی دارد که ناشی از سطح مقطع غیرمدور و عریض آن است. بر اساس منحنی تنش‌های برشی نیز شدت تمرکز تنش برشی در پایه سنگی سمت چپ بیشتر است. بیشینه مقدار تنش برشی در گوشه سمت چپ و راست تقاطع دوشاخه به ترتیب معادل 98/7 و 11/7 مگاپاسکال است. به علت وجود لایه‌هایی با مقاومت متفاوت، گسترش ناحیه پلاستیک در فواصل مختلف از تقاطع تقریباً نامتقارن است و وجود لایه زغال‌سنگ در کف، منجر به تشدید گستردگی ناحیه پلاستیک و به تبع آن ناپایداری کف و بالازدگی آن می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Stability Analysis of Intersection Resulted from Slope and Access Tunnels in Tabas Coal Mine using Finite Difference Numerical Method

نویسندگان [English]

  • Alireza Tarakameh 1
  • Satar Mahdevari 2
  • kourosh Shahriar 3
1 Department of Mining Engineering
2 Department of Mining Engineering, Amirkabir University of Technology,Tehran, Iran
3 Department of Mining Engineering
چکیده [English]

Summary

Due to the complexity of the tunnel network design in underground mines, there are usually different types of intersection in these mines that their stability is very important.

Introduction

In this research, the stability of one of the bifurcated intersections in Parvadeh Tabas coal mine, which was created by the intersection of slope2 tunnel and access tunnel to maingate5, had been investigated.

Methodology and Approaches

For this purpose, the distribution of induced stresses, the intensity of stress concentration, and the extent of the plastic zone had been investigated using the finite difference numerical method in the FLAC3D software environment.

Results and Conclusions

Based on the results, in the area between the slope tunnel and the access tunnel, the maximum vertical induced stress equal to 25.5 MPa has occurred on the left side of the bifurcation. Also, based on the stress concentration contours in the area between the slope tunnel and the access tunnel, on the left side of the bifurcation, the stress concentration was increased to 1.65 near the slope tunnel, and to 1.71 near the access tunnel. Moving away from the intersection at the roof of the access tunnel, the stress level increases, which can be due to its non-circular and wide cross-section. Based on the shear stresses curve, the concentration of shear stress is higher at the left rock pillar. The maximum amount of shear stress in the left and right corners of the bifurcation is equal to 7.98 and 7.11 MPa, respectively. Due to the existence of rock strata with different strengths, the plastic zone at different distances from the intersection is almost asymmetric, and the presence of the coal seam at the bottom leads to the intensification of the plastic zone, and consequently the instability of the bottom and its uplift.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bifurcation
  • Stability analysis
  • Induced stress
  • Plastic zone
  • Finite difference method
  • Parvadeh Tabas coal mine

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 07 خرداد 1404
  • تاریخ دریافت: 30 مهر 1403
  • تاریخ بازنگری: 06 خرداد 1404
  • تاریخ پذیرش: 07 خرداد 1404