11645

10693

كارشناسي ارشد

مكانيك سنگ

اصفهان: دانشگاه صنعتي اصفهان، دانشكده معدن

1395

[پانزده]،159ص.: مصور،جدول،نمودار

ص.ع.به فارسي و انگليسي

عليرضا باغبانان، حميد هاشم الحسيني

مهين منصوري

داور داخلي: محمود بهنيا; داور خارجي: راحب باقرپور

1395/08/05

مهندسي معدن

ID10693

چكيده طي دهههاي اخير استخراج زغالسنگ با روش جبهه كار طوالني بسيار مرسوم بوده است قبل از استخراج محيط از نظر توزيع تنشها در تعادل كامل به سر ميبرد سياالت محيط نظير گاز و آب زيرزميني در اليههاي ناترواي رسي در حالت تعادل محصور شدهاند آشفتگي ناشي از معدنكاري جبهه كار طوالني باعث ايجاد فضاي خالي و بر هم خوردن ميدان تنشهاي برجاي زمين ميشود در ادامه از توده سنگ نواحي تخريبي و شكستگيها آب زدايي صورت ميگيرد و به دنبال آن تصاعد گاز از اليههاي زغالي حين افت فشار منفذي رخ ميدهد آشفتگي تنش و شكستگيهاي مرتبط با استخراج مسيرهاي جديدي براي جريان متان به حفريات استخراج شده را فراهم ميكند هدف از اين مطالعه بررسي اثر توزيع مجدد ميدان تنش بر عوامل تأثيرگذار در گازخيزي اليههاي زغالي حين حفر نگهداري و تخريب پهنه جبهه كار طوالني ميباشد در عين حال برآورد تنشهاي برجا بهعنوان اصليترين عامل ضروري است با توجه به عدم انجام مطالعات جامع مكانيك سنگي و آزمونهاي برجا جهت برآورد مؤلفههاي ميدان تنش در منطقه پروده زغالسنگ طبس و لزوم تعيين مقادير تنشها و خصوصيات ژئومكانيكي صفحات ناپيوستگي پارامترهاي ژئومكانيكي گسلهها و مقادير تنش با بهرهگيري از مكانيزم گسلش و مقادير جابجاييهاي صورت گرفته گسلهها با استفاده از كد تفاضل محدود تحت نرمافزار FLAC3D با بهكارگيري از روش تحليل برگشتي مستقيم تعيين شده است نتيجه مدلسازي نسبت تنش افقي به قائم 3 0 را بهعنوان مقدار بهينه پيشنهاد ميكند كه به ازاي مقدار نسبت تنش مذكور پارامترهاي بهينه ژئومكانيكي ناپيوستگيها حاصل شد طراحي سه بعدي صفحات ناپيوستگي و نيز اليهبنديها جهت اجتناب از فرضيات سادهسازي مدلهاي عددي در خصوص ساخت صفحات ناپيوستگي مسطح و نيز بهكارگيري طول نامحدود آنها در مدل با استفاده از نرمافزار طراحي صنعتي Rhinoceros انجام پذيرفت در همين راستا به دليل نبود اطالعات مواد ناحيه تخريب با استفاده از روش عددي و تطابق آن با روش تحليلي ساالمون اقدام به تعيين خصوصيات مصالح ناحيه تخريب به ازاي ارتفاعات تخريب مختلف شد نتايج بررسي وضعيت توزيع تنش بر روي تونلهاي محصوركننده پهنه نشان ميدهد كه در وضعيتي كه حداكثر تنش عمود بر محور راهرو است تمركز تنش در جلوي جبهه كار وجود ندارد و نفوذپذيري در راستاي محور راهرو كاهش مييابد در بررسي عملكرد سيستم نگهداري حين حفر نگهداري و تخريب پهنه معلوم شد كه تنشهاي تكيهگاهي طرفين كارگاه پيش از عبور از يك گام حفاري معين تشكيل ميشود شرايط تنشهاي برآورد شده در سينه كار با توجه به فاصله استخراج عدم تقارن در تغييرات مؤلفههاي تنش را نشان ميدهد كه دليل بر پيش شكست توده سنگ و هجوم گاز به سينه كار ميباشد مطابق با جهت تنشهاي اصلي و چگونگي اثر آنها بر عملكرد گسلها و نيز سيستم شكستگي ذاتي زغال همسو با افزايش مقادير تنش و فشار منفذي متان با عمق زون غنيشدگي متان در ورودي راهروي اصلي به دست آمده است مدلسازي حفر نگهداري و تخريب پهنه در فرآيند توأمان هيدرومكانيكي متان زغال نشان ميدهد كه تغييرات فشار منفذي در امتداد كارگاه استخراج تا فاصله حدود 4 متري جلوي سينه كار ادامه دارد و پس از آن تغيير فشار منفذي با آهنگ كند شونده متوقف ميشود تغييرات فشار منفذي از قانون كلينكنبرگ كه بيانگر وابستگي نفوذپذيري به فشار سيال گاز است تبعيت ميكند ميزان حجم گاز آزاد شده نيز مطابق با ايزوترم جذب بكار رفته تابع تغييرات فشار منفذي سيال گازي است كلمات كليدي روش جبهه كار طوالني تحليل برگشتي زغالسنگ طبس گازخيزي نسبت تنش خصوصيات ژئومكانيكي گسلهها فشار منفذي گاز توزيع تنش

153 72 Yavuz H 2004 An Estimation Method for Cover Pressure Re Establishment Distance andPressure Distribution in the Goaf of Longwall Coal Mines International Journal of RockMechanics and Mining Sciences 41 2 193 205 73 Shabanimashcool Mahdi and Charlie C Li 2012 Numerical Modelling of Longwall Miningand Stability Analysis of the Gates in a Coal Mine International Journal of Rock Mechanics andMining Sciences 51 24 34 http dx doi org 10 1016 j ijrmms 2012 02 002 74 Brown T Block Caving Geomechanics Brisbane Julius Kruttschnitt Mineral ResearchCentre University of Queensland 2003 75 Esterhuizen G S and C O Karacan A Methodology for Determining Gob PermeabilityDistributions and Its Application to Reservoir Modeling of Coal Mine Longwalls 2007 SMEAnnual Meeting and Exhibit Denver Colorado February 25 28 preprint 07 78 NIOSHTIC 2 No 20031652 Littleton Colorado Society for Mining Metallurgy and Exploration Inc 2007 76 Munson D E and S E Benzley Analytic Subsidence Model Using Void Volume DistributionFunctions 21st US Rock Mechanics Symposium Vol 69 No 5 Rolla Missouri SeismologicalSociety of America pp 1 643 1 644 1980 77 Pappas DM Mark C Behaviour of simulated longwall gob material Report of Investigations US Department of the Interior Bureau of Mines RI 9458 1993 p 39 78 Salamon M D G Mechanism of Caving in Longwall Coal Mining Paper in Rock MechanicsContributions and Challenges Proceedings of the 31st U S Symposium ed by W A Hustrulidand G A Johnson Denver CO June 18 20 1990 A A Balkema 1990 pp 161 168 79 Salamon M D G Colorado SchooI of Mines Private communication 1991 available uponrequest from D M Pappas Pittsburgh Res Cent BuMines Pittsburgh PA 08 عبداهلل زاده م خادمي حميدي ج منجزي م 3931 مدل سازي تاثير طول كارگاه استخراج جبهه كار 28 17 9 طوالني بر توزيع تنش ها نشريه علمي پژوهشي مهندسي معدن 81 Badr S U Ozbay S Kieffer and M Salamon Three Dimensional Strain Softening Modelingof Deep Longwall Coal Mine Layouts Colorado school of mines Golden Colorado USA 28 نجفي م جاللي س م سرشكي ف ياراحمدي ع 9831 برآورد چگونگي توزيع بار در پايه هاي زنجيري كارگاه هاي استخراج جبهه كار بلند مكانيزه در معدن زغالسنگ طبس با استفاده از روش عددي نشريه علمي 58 47 9 5 پژوهشي مهندسي معدن 83 Kidybinski A 1980 Significance of in situ strength measurements for prediction of outbursthazard in coal mines of Lower Silesia in Symposia Series Australasian Institute of Mining andMetallurgy pp 193 201 84 Williams R J Weissmann J J 1995 Gas Emission and Outburst Assessment in Mixed CO2and CH4 Environments ACIRL Seminar Prosperity with Safety in a Hostile Environment University of New South Wales Brisbane pp 1 13 85 Beamish B B Crosdale P J 1998 Instantaneous outbursts in underground coal mines anoverview and association with coal type International Journal of Coal Geology 35 27 55 86 Baghbanan A Jing L Hydraulic properties of fractured rock masses with correlated fracturelength and aperture Int J Rock Mech Min 2007 704 719 87 Bandis S C Lumsden A C Barton N R 1983 Fundamentals of rock joint deformation International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences Geomechanics Abstracts 20 249 268 88 Goodman R E 1976 Methods of geological engineering in discontinuous rocks WestPublishing New York 89 Min K Rutqvist J Tsang C Jing L Stress dependent permeability of fractured rock masses anumerical study Int J Rock Mech Min 2004 41 1191 90 Morad K Mireault R and Dean L Reservor engineering for geologists Coalbed methanefundamentals Reservoir issue 9 23 26 2008 91 Nazaralizadeh S and Vamegh Rasouli eds 2011 Stress Induced Permeability Changes dueto Production from a Coal Seam In May 3 6 2011 Brisbane Australa Stress The 3rd AsiaPacific Coalbed Methane Symposium APCBM ISBN 964 6759 80 7 1378 29 اصانلو مرتضي مهندسي زغالسنگ تهران ناقوس 93 Moore T A 2012 Coalbed methane A review International Journal of Coal Geology 101 36 81

عليرضا باغبانان، حميد هاشم الحسيني

مهين منصوري

داور داخلي: محمود بهنيا; داور خارجي: راحب باقرپور