چكيده فارسي :
چكيده
اين پژوهش با هدف تعيين دقيق پارامترهاي ژئومكانيكي تودهسنگ و ارزيابي پايداري فضاهاي استخراجي معدن زيرزمينيكالهدروازه انجام
شده است. اهميت اين مطالعه از آن جهت است كه شناخت دقيق ويژگيهاي مكانيكي و رفتار تودهسنگ، پايه و اساس طراحي پايدار
كارگاههاي زيرزميني و كاهش ريسكهاي مرتبط با فروريختگي و تغييرشكلهاي ناخواسته در معادن عميق محسوب ميشود.در اين راستا،
40نمونه سنگ از ترازهاي مختلف معدن برداشت گرديد و مجموعه كاملي از آزمايشهاي مكانيكي و ديناميكي بر روي آنها انجام شد.
آزمايشهاي مكانيكي شامل مقاومت فشاري تكمحوري، مقاومت فشاري سهمحوري و كشش برزيلي بود، در حالي كه خواص ديناميكي
سنگها از طريق آزمايشهاي التراسونيك تعيين گرديد. دادههاي بهدستآمده، امكان محاسبه پارامترهاي كليدي تودهسنگ مانند مدول
االستيسيته استاتيك و ديناميك، ضريب پواسون، چسبندگي، زاويه اصطكاك داخلي و پارامترهاي معيارHoek–Brownرا فراهم ساخت.
اين پارامترها به عنوان وروديهاي اصلي براي مدلسازي عددي بهكار گرفته شدند.مدلسازي عددي دوبعدي با استفاده از نرمافزارPhase2
و با اعمال معيارهاي موهر–كولمبوHoek–Brownبر روي كارگاههاي تراز1535متر انجام شد تا رفتار تودهسنگ و تغييرشكلهاي
احتمالي سازههاي زيرزميني بررسي شود. نتايجمدلسازي نشان داد كه حداكثر جابهجايي سقف حدود4ميليمتر است و ضريب اطمينان در
نواحي بحراني بيش از1٫5ميباشد.اينمقاديربيانگرپايداريمناسبكارگاههادرشرايطفعليمعدنوعملكردمطلوبسيستمهاينگهداري
موجوداست.تحليلهاي تركيبي آزمايشگاهي و عددي همچنين نشان داد كه بهرغم كاهش مقاومت فشاري سنگها با افزايش عمق، افزايش
چسبندگي، زاويه اصطكاك داخلي و بهبود خواص ديناميكي تودهسنگ منجر به رفتار مقاومتر و پايدارتر آن ميشود. اين يافتهها اهميت
ويژهاي در طراحي ايمن كارگاهها و پيشبيني نيازهاي نگهداري در ترازهاي عميقتر دارند.بر اساس نتايج حاصل، ميتوان نتيجه گرفت كه
وضعيت فعلي كارگاههاي موجود در معدن در شرايط ايمن قرار دارد، اما با توسعه عمليات به ترازهاي پايينتر، پايش مستمر پارامترهاي
ژئومكانيكي، بازنگري سيستمهاي نگهداري و طراحي سازههاي مقاومتر ضروريخواهد بود. اين پژوهش ميتواند به عنوان مبنايي براي
برنامهريزي استخراج ايمن و بهينه در معادن مشابه مورد استفاده قرار گيرد و همچنين زمينهساز مطالعات تكميلي در زمينه رفتار ديناميكي و
مقاومتي تودهسنگ در شرايط عميقتر باشد.
چكيده انگليسي :
This study aims to accurately determine the geomechanical parameters of the rock mass and
evaluate the stability of underground excavations at the Kolah-Darvazeh mine.
Understanding the mechanical behavior and properties of the rock mass is fundamental for
the safe design of underground workings, mitigating the risk of collapse, excessive
deformation, and associated hazards in deep mining operations. A total of 40 rock samples
were collected from various mining levels, and a comprehensive suite of laboratory tests was
conducted. Mechanical testing included uniaxial compressive strength (UCS), triaxial
compressive strength (TCS), and Brazilian tensile strength tests, while the dynamic
properties were assessed using ultrasonic pulse velocity tests. The experimental data enabled
the determination of key rock mass parameters, including static and dynamic Young’s
modulus, Poisson’s ratio, cohesion, internal friction angle, and parameters of the Hoek–
Brown failure criterion. These parameters were subsequently employed as input data for
numerical modeling. Two-dimensional numerical analyses were performed using Phase2
software, applying both the Mohr–Coulomb and Hoek–Brown constitutive models to the
1535-meter level workings. The simulations aimed to investigate the deformation behavior
and stability of the underground excavations under in-situ stress conditions. The results
indicated a maximum roof displacement of approximately 4 mm and a factor of safety greater
than 1.5 in critical zones, demonstrating that the current support systems provide adequate
stability for the existing underground structures. Integrated laboratory and numerical
analyses further revealed that, despite a decrease in uniaxial compressive strength with
increasing depth, enhanced cohesion, internal friction angle, and improved dynamic
properties contribute to a more resilient and stable rock mass behavior. These findings are
critical for the design of safe underground workings and for anticipating support
requirements at deeper mining levels. In conclusion, the existing workings are currently in a
stable condition. However, as mining operations extend to lower levels, continuous
monitoring of geomechanical parameters, reassessment of support systems, and design of
more robust excavation supports will be essential. This research provides a foundation for
optimized and safe extraction planning in similar mining conditions and offers a basis for
further studies on the dynamic and mechanical behavior of rock masses at greater depths.