تخمین تنش‌های موثر بر پایه‌های زنجیری در حین آماده‌سازی روش استخراج اتاق و پایه با استفاده از مدل‌سازی عددی

در روش استخراج اتاق و پایه یکی از گام‌های ضروری برای طراحی معدن، تخمین تنش‌های وارد بر پایه‌های زنجیری است. در این تحقیق رفتار پایه‌های زغال‌سنگ در برابر تنش‌ها به روش عددی المان محدود و با استفاده از نرم‌افزار comsol multiphysics بررسی شده است. در این خصوص معدن زغال‌سنگ پروده طبس به‌عنوان مطالعه موردی انتخاب شده است. برای مدل‌سازی رفتار پایه‌ها در مرحله آماده‌سازی، ابعاد پایه‌های زنجیری به‌صورت مربعی فرض شده است و از معیار شکست موهر-کولمب به‌عنوان مدل رفتاری توده‌سنگ استفاده شده است. بر اساس نتایج حاصل از این تحقیق و با فرض ضخامت لایه 8/1 متر، عمق لایه 85 متر، ابعاد پایه‌ها 5/15×5/15 متر و عرض راهروها 5/4 متر، مقدار تمرکز تنش در گوشه پایه‌ها به‌شدت بالا است و تا 10 مگاپاسکال نیز می‌رسد. همچنین پایه‌های زنجیری که در مرکز کارگاه قرار دارند، نسبت به پایه‌های کناری که توسط پایه‌های حائل حمایت می‌شوند، تحت تنش بیشتری قرار دارند. مدل‌سازی به نحوی انجام شده است که ضریب ایمنی 5/1 برای همه پایه‌ها رعایت شود. در نقاط گوشه، به علت تمرکز تنش‌های برشی ضریب ایمنی مقداری کمتر از 1 به دست آمده است که ناشی از وقوع شکست پوسته‌ای در دیواره پایه و شکست برشی در محل فصل مشترک دیواره و سقف است. با مقایسه نتایج حاصل از مدل‌سازی عددی با روش تئوری سطح تاثیر که تنش وارد بر پایه‌ها را حدود 45/3 مگاپاسکال برآورد می‌کند، مطابقت نسبتاً خوبی مشاهده می‌شود.