شبيه‌ سازي عددي تأثير پارامترهاي اساسي بر توزيع تنش‌هاي القايي طي فرايند تخريب اول در استخراج جبهه‌ كار طولاني

Numerical simulation of influence parameters on induced stresses distribution during first weighting process of longwall mining

فرايند تخريب در روش استخراج جبهه‌ كار طولاني به طور مستقيم بر پايداري و پيوستگي عمليات استخراج تأثير مي‌گذارد. از اين رو پيش-بيني رفتار تخريبي سقف از دو ديدگاه گام‌هاي تخريب و مقدار تنش‌هاي القايي ايجاد شده در طي آن مسئله‌اي ضروري در طراحي پروژه‌هاي استخراج جبهه‌كار طولاني است. در اين راستا فرآيند تخريب اول كه در آن گام تخريب و تنش‌هاي القايي بيش از تخريب دوره‌اي است داراي اهميت ويژه‌اي است. بر اين اساس در اين مقاله به بررسي تنش‌هاي القايي ناشي از فرايند تخريب اول از طريق شبيه‌سازي عددي گسسته پرداخته شده است. براي اين منظور تأثير تغييرات 5 پارامتر مقاومت كلي سقف بلاواسطه به صورت تابعي از مقاومت فشاري تك محوري لايه‌ها و ضخامت آن‌ها، ارتفاع سقف بلاواسطه، فاصله لايه‌بندي در سقف بلاواسطه، عمق معدنكاري و نسبت تنش‌هاي برجا بر روي بيشينه تنش‌هاي القايي قائم و افقي جلو و پشت جبهه‌كار با استفاده از نرم‌افزار UDEC تحليل شده است. نتايج حاصل شده نشان مي‌دهد كه به ‌جز براي نسبت تنش‌هاي برجا، روند تغييرات فشارهاي پايه‌اي قائم و افقي جلويي و عقبي نسبت به تغييرات پارامترها يكسان است. همچنين رابطه تمام پارامترها با تنش-هاي پايه‌اي به ‌جز ارتفاع سقف بلاواسطه به صورت مستقيم است.

Investigation of first weighting process due to greater caving span and higher induced stresses when compared to the periodic ones is imperative in the planning stage of a longwall coal mining project. Hence, a reliable prediction of caving span and abutment pressure during this process has major role in stability analysis of operation. This paper presents the results of numerical simulation intended to examine stress distribution in terms of peak abutment pressures during first weighting process in longwall mining. Longwall mining was simulated by incorporating Universal Distinct Element Code (UDEC) to investigate the effects of five critical parameters included roof strata uniaxial compressive strength, immediate roof height, spacing of bedding planes and mining depth and in-situ stresses ratio on vertical and horizontal peak abutment pressures. The results showed that relationships between all critical parameters with the exception of in-situ stresses ratio and front and rear abutment pressures in vertical and horizontal directions are the same. In addition, it was concluded that all parameters have a direct relationship with the rear and front abutment pressures whereas this relationship is indirect for the immediate roof height and the extraction height.