پيش بيني عملكرد ماشين هاي بازويي حفر تونل (رودهدر) بر اساس انرژي ويژه و زاويه بين امتداد تونل و صفحات ناپيوستگي ها

Introducing a Model for Road headersʹʹ Performance Prediction Based on the Specific Energy and the Angle between Tunnel Axis and the Planes of Weakness

ماشين هاي بازويي حفر تونل (رود هدرها) از آن دسته از ماشين هايي مي باشند كه قابليت و انعطاف پذيري بي نظيري در حفاري مكانيكي تشكيلات سنگي نرم تا مقاومت متوسط را دارا مي باشند، از اين رو به طور گسترده در معدن كاري زيرزميني و تونل سازي مورد استفاده قرار مي گيرند. ارزيابي و پيش بيني عملكرد رود هدرها عاملي بسيار مهم در كاربرد موفقيت آميز آنها محسوب مي شود. هدف اصلي اين تحقيق، ارايه مدلي براي پيش بيني عملكرد ماشين هاي رودهدر بر اساس انرژي ويژه (كار انجام شده براي حفاري واحد حجم سنگ) و زاويه آلفا (زاويه بين امتداد تونل و صفحات ناپيوستگي ها) مي باشد. براي اين منظور طي ارزيابي دقيق عملكرد رود هدرها و برداشت هاي ميداني و عملياتي مستمر در تونل هاي اصلي و گالري هاي دسترسي معدن زغالسنگ پروده طبس، يك بانك اطلاعاتي جامع با قابليت اعتماد بالا از عملكرد رود هدرها و خصوصيات ژيومكانيكي تشكيلات سنگي مورد حفاري تهيه شد و مورد تحليل و بررسي دقيق قرار گرفت. نتايج تحليل ها نهايتاً منجر به ارايه مدل هاي پيش بيني عملكرد رودهدرها بر اساس انرژي ويژه (SE) و زاويه آلفا (?) گرديد. نتايج نشان داد كه ارتباط بسيار خوبي بين نرخ حفاري آني رودهدر (ICR) و (SE) با ضريب تعيين (R²=0.91) وجود دارد. همچنين نتايج تحليل ها نشان داد كه رابطه خوبي نيز بين نرخ حفاري آني رود هدر (ICR) و زاويه آلفا (?) با ضريب تعيين (R²=0.96) وجود دارد. نتايج حاصله از تحقيق نشان داد كه اين سري جديد معادلات را مي توان به طور موفقيت آميزي براي پيش بيني عملكرد رودهدرها در معادن زغالسنگ به كار برد.

Road headers offer a unique capability and flexibility for the excavation of soft to medium strength rock formations, hence; are extensively used in underground mining and tunneling operations. A critical issue in successful road header application is the ability to evaluate and predict the machine performance. The main objective of this research study is to investigate the cutting performance of road headers in coal measure rocks by paying special attention to the influence of discontinuity orientation (alpha angle) and the specific energy. With this respect, a database was established from detailed field data including the measured instantaneous cutting rates (ICR) and geomechanical parameters of the coal measure rocks for each cutting condition through the tunnels in Tabas coal mine project. The database was then analyzed by utilizing the statistical method in order to yield new predictive models. The influence of alpha angle (the angle between tunnel axis and the planes of weakness) on road header performance was investigated and the correlation between them was found to be good (R²=0.96). The analysis of the specific energy also showed that there is a relatively good relation (R²=0.91) between this parameter and ICR. Finally, the new predictive models for ICR (with respect to alpha angle and specific energy) showed to have highly correlated relationships within the limits of measured values and hence may successfully be used to evaluate the performance of medium-duty road headers in coal measure rocks.