تحلیل بیرون‌زدگی ناشی از پدیده انفجار ناگهانی گاز و زغال‌سنگ در معدنکاری زیرزمینی با استفاده از معیار شکست ناپایدار (مطالعه موردی: معدن پروده زغال‌سنگ طبس) | ||
| مهندسی تونل و فضاهای زیرزمینی | ||
| دوره 11، شماره 2، تیر 1401، صفحه 155-172 اصل مقاله (1.36 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22044/tuse.2023.12524.1466 | ||
| نویسندگان | ||
| حسین خاکشور1؛ حسین نوفرستی2؛ محمدجواد رحیم دل* 2 | ||
| 1دانش‌آموخته کارشناسی ارشد؛ مهندسی استخراج معدن، دانشکدة مهندسی، دانشگاه بیرجند. | ||
| 2استادیار؛ دانشکده‌ی مهندسی، دانشگاه بیرجند. | ||
| چکیده | ||
| در جریان معدنکاری زیرزمینی زغال‌سنگ، تنش‌های زمین، ناهنجاری‌های زمین‌شناسی مانند گسل‌ها و مناطق برشی منجر به تمرکز تنش، تغییر شکل و شکست زغال‌سنگ و درنهایت ایجاد مخاطراتی نظیر بیرون‌زدگی زغال‌سنگ و گاز می‌شوند. بیرون‌زدگی زغال‌سنگ و گاز، انتشار سریع مقدار زیادی از زغال‌سنگ یا سنگ‌ها، همراه با مقدار زیادی گاز در معادن زیرزمینی زغال‌سنگ است. تاکنون وقوع این پدیده منجر به از بین رفتن تجهیزات و جان بسیاری از معدنچیان در سراسر جهان شده است. ازاین‌رو، پیش‌بینی، تحلیل و کنترل آن ضرورت دارد. شبیه‌سازی عددی یکی از روشهای توانمند برای مطالعه این پدیده پیچیده است. هدف از این مقاله، پیش‌بینی این پدیده در معادن زیرزمینی زغال‌سنگ با استفاده از روشهای تحلیلی و عددی است. برای این منظور، یکی از تونل‌های فرعی کارگاه 4E معدن پروده یک طبس که در عمق 472 متری از سطح زمین قرار دارد، در نرم‌افزار Phase2 شبیه‌سازی و احتمال وقوع بیرون‌زدگی در این لایه با فرض وجود یک مخزن گاز بررسی‌شده است. علاوه بر این، به‌منظور پیش‌بینی وقوع بیرون‌زدگی از معیار شکست ناپایدار استفاده‌شده است. با توجه به نتایج این تحقیق، بین احتمال وقوع پدیده موردمطالعه و ضخامت لایه رابطه خاصی پیدا نشد این مطلب توسط محققان قبلی این حوزه نیز تأییدشده است، اما به‌طورکلی لایه ضخیم‌تر بیشتر در معرض این پدیده است زیرا احتمال افزایش زغال نرم‌تر وجود دارد و مقدار کل گاز موجود برای جابه‌جایی زغال‌سنگ بیرون‌زده شده بیشتر است. علاوه بر این، پارامترهای مقاومتی نظیر چسبندگی، زاویه اصطکاک داخلی و مدول الاستیسیته دارای تأثیر معناداری برشدت وقوع بیرون‌زدگی بوده درحالی‌که احتمال وقوع این پدیده مستقل از مقاومت کششی زغال برآورد شده است. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| معدنکاری زیرزمینی؛ زغال‌سنگ؛ بیرون‌زدگی زغال‌سنگ و گاز؛ روشهای عددی؛ معدن پروده طبس | ||
| مراجع | ||
|
Abdollahi, M. S., Najafi, M., Bafghi, A. Y., & Marji, M. F. (2019). A 3D numerical model to determine suitable reinforcement strategies for passing TBM through a fault zone, a case study: Safaroud water transmission tunnel, Iran. Tunnelling and Underground Space Technology, 88, 186-199.
Adach-Pawelus, K. (2022). Back-Calculation Method for Estimation of Geomechanical Parameters in Numerical Modeling Based on In-Situ Measurements and Statistical Methods. Energies, 15(13), 4729.
Akindele, O.B., (2021). Reliability analysis of rick slope stability in OLUPI Coal Mine, Ankpa, Kogi State, Nigeria.
Doroodgar, A. (2019). Study of Unstable Rock Failure in Compression Using Finite Difference Method, Master Thesis, Department of Mining Engineering, University of Birjand, 43-47.
Fu, X. H., Zhang, W. P., Zhou, Y. N., Si, X. F., & Wu, H. (2009). Technology and method of coal and gas outburst prediction during coal geological exploration. Procedia Earth and Planetary Science, 1(1), 911-916.
Gang, W., Meng-meng, W., Wei-min, C., Jin-hua, C., & Du Wen-zhou. (2015). Analysis of energy conditions for coal and gas outburst and factors influencing outburst intensity. Rock and Soil Mechanics, 36(10), 2974-2982.
Ghadimi, M., Nikgoftar, M.R., Ataei, M., & Rezvanianzadeh, M.R. (2018). Pull out test in Tabas Coal Mine by using analytical, numerical and experimental method, 4th National Iranian Coal Conference, Shahrood, Iran.
Guan, P., H.Y. Wang, & Y.X. Zhang (2009). Mechanism of instantaneous coal outbursts, Geology, 37: 915-918. Jiang, C. L, Yu, Q. X. (1995). The hypothesis of spherical shell destabilization of coal and gas outburst. Safety in Coal Mines, 2, 17-25.
Jiang, C. L. (1998). The prediction model and indices of outbursts of coal and gas. J China Univ Min Technol, 27(4), 373-376.
Jiang, Y., Zheng, Q., & Liu, H. (2013). An analysis on the energy of coal and gas outburst process. Journal of Chongqing University, 36(7), 98-101.
Kanduč, T, Markič, M. Zavšek, S, McIntosh, J. (2012). Carbon cycling in the Pliocene Velenje Coal Basin, Slovenia, inferred from stable carbon isotopes. International journal of coal geology, 89, 70-83.
Karimi Nasab, S., Jalalifar, H., Rezanejad, M. (2021). Design of tunnel support system based on instrumentation data using direct back analysis method (Case study: Pooneh Tunnel, Khorramabad – Arak Freeway), Tunneling & Underground Space Engineering, 9(4), 415-430.
Konicek, P., & Waclawik, P. (2018). Stress changes and seismicity monitoring of hard coal longwall mining in high rockburst risk areas. Tunnelling and Underground Space Technology, 81, 237-251.
Li, A. J., Mburu, J. W., Chen, C. W., & Yang, K. H. (2022). Investigations of Silty Soil Slopes under Unsaturated Conditions Based on Strength Reduction Finite Element and Limit Analysis. KSCE Journal of Civil Engineering, 26(3), 1095-1110.
Li, C.W., Fu, S., Jie, B.J., Zhang, M.J., Dong, L.H., Wang, F.Y., & Xue, H. (2018). Establishment of the prediction model of coal and gas outburst energy and its application in Pingdingshan mining area. Journal of China University of Mining Technology, 47(2), 231–9.
Lu, S., Wang, C., Liu, Q., Zhang, Y., Liu, J., Sa, Z., & Wang, L. (2019). Numerical assessment of the energy instability of gas outburst of deformed and normal coal combinations during mining. Process Safety and Environmental Protection, 132, 351-366.
Maleki, Z., Farhadian, H., & Rahimi, E. (2022). A comparative study on the prediction of squeezing behavior: a case study of Gelas tunnel-NW Iran. Arabian Journal of Geosciences, 15(2), 1-17.
Montaseri, B. (1998). Securing coal mines against the risk of methane gas explosion and an analysis of Sangrood mine explosion, 2nd national conference on safety, health and environment in mines and mineral industries, Tehran, Iran, 47-64.
TPCC, Tabas Parvadeh Coal Company. (2023). Tabas Coal Mine Project, Design report.
Salimi, M., Baghbanan A., Hashemolhosseini, H. (2018). determining the parameters of Geo-mechanical faults using the back-analysis process faulting - case study Parvadeh Tabas Coal Mine, 4th National Iranian Coal Conference, Shahrood, Iran, 3-15.
Swift, R.A. (1964, November). The occurrence of coal and gas outbursts in the United Kingdom: precautions adopted and research into problem. In UN-ECE Symp. Coal Gas Outbursts, 25, 219-227.
Wold, M.B, Connell, L.D, Choi, S.K,. (2008). The role of spatial variability in coal seam parameters on gas outburst behaviour during coal mining. International Journal of Coal Geology, 75(1),1-14.
Wu. Y, Gao. R, Yang. J, (2020). Prediction of coal and gas outburst: A method based on the BP neural network optimized by GASA. Process Safety and Environmental Protection.133, 64-72.
Yadav, P., & Sharan, S. (2019). Numerical investigation of squeezing in underground hard rock mines. Rock Mechanics and Rock Engineering, 52(4), 1211-1229.
Yan, A.H., Liu, M.J., Ding, W., & Xu, K. (2002). Thermodynamic model of coal and gas outbursts. International Symposium on Mining Science and Safety Technology.
You, G., Mandalawi, M. A., Soliman, A., Dowling, K., & Dahlhaus, P. (2017, July). Finite element analysis of rock slope stability using shear strength reduction method. In International Congress and Exhibition. Sustainable Civil Infrastructures: Innovative Infrastructure Geotechnology (pp. 227-235). Springer, Cham.
Zhao, B., Wen, G., Nian, J., Ma, Q., Fan, C., Lv, X., & Deng, C. (2022). Numerical simulation study on the multi-physical field response to underground coal and gas outburst under high geo-stress conditions. Minerals, 12(2), 151. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 980 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 306 |
||