تخمین گام تخریب اول بر اساس قابلیت تخریب لایه های سقف

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان

1 فارغ التحصیل دکترای استخراج معدن

2 دانشگاه صنعتی شاهرود

3 دانشگاه کوئیزلند

چکیده

اندازه گام تخریب اول در روش استخراج جبهه‌کار طولانی به طور مستقیم با بیشینه تنش وارد شده به تجهیزات نگهداری در ارتباط بوده و در نتیجه بر روی شرایط پایداری، ایمنی و تداوم عملیات مؤثر است. این مقاله برای تخمین گام تخریب اول رویکردی مبتنی بر قابلیت تخریب لایه-های سقف ارائه می‌کند. برای این منظور قابلیت تخریب سقف بلاواسطه از طریق تعریف شاخص قابلیت تخریب لایه‌های سقف (RSCi) با هدف تجمیع پارامترهای مؤثر در فرآیند تخریب لایه‌های سقف تعریف شده است. این شاخص به عنوان خروجی یک سیستم طبقه‌بندی جدید با استفاده از یک روش ترکیبی تصمیم‌گیری چند معیاره فازی توسعه یافت است. سپس ارتباط بین حجم فضای استخراج شده تا زمان وقوع تأثیر وزنی اول (یعنی حاصل‌ضرب طول سینه‌کار در ارتفاع کارگاه در گام تخریب اول) با RSCi به صورت مدل‌های خطی و غیرخطی مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور توسعه و اعتبار سنجی مدل‌ها از پایگاه داده‌ای جمع‌آوری شده شامل اطلاعات دوازده پهنه از شش کشور استفاده شده است. نتایج اعتبار سنجی مدل‌ها نشان می‌دهد مدل غیرخطی چندجمله‌ای درجه 2 دارای بهترین عملکرد در تخمین گام تخریب اول در سه پهنه هدف اعتبارسنجی بوده است. نتایج کلی حاصل از مقاله نشان می‌دهد رویکرد ارائه شده دارای انعطاف‌پذیری و دقت قابل قبولی برای تخمین گام تخریب اول پروژه‌های استخراج جبهه‌کار طولانی زغال‌سنگ است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Estimation of the first roof weighting interval incorporating roof strata cavability

نویسندگان [English]

  • Mohammad Ataei 1
  • Reza Kakaie 2
  • Ali Mirza 3
1 shahrood university of technology
3 University of Southern Queensland
چکیده [English]

The interval of the first roof weighting in mechanized longwall mining is directly related to the applied loads on the support system and, hence, have an important role on the stability, safety and continuity of operation. This paper presents an approach based on the cavability of immediate roof to estimate the first roof weighting interval. For this purpose, the roof strata cavability index (RSCi) was defined with the aim of integrating the effective parameters on the roof caving process. RSCi was developed as the output of a new classification system using a fuzzy hybrid multi criteria decision-making technique. After that, the relationship between RSCi and extracted volume until the first caving moment (i.e. the product of extraction height in the panel width in the first roof weighing interval) was determined using linear and non-linear regression models. The models were proposed and validated using a database included surveyed and collected data of twelve actual cases from six countries. Results indicate that the quadratic polynomial degree 2 model possesses a higher performance in the estimation of the first roof weighting interval when compared to the other models. From this paper can be concluded that the proposed approach has an acceptable accuracy and flexibility as well in the estimation of the first roof weighting interval in longwall coal mining projects.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Coal
  • Longwall mining
  • First roof weighting interval
  • Immediate roof
  • Cavability
منابع
1. Das, S K., 2000, “Observations and classification of roof strata behaviour over longwall coal mining panels in India”, International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 37(4), pp. 585-597.
2. Oraee, K., Rostami M., 2008, “Qualitative and Quantitative Analysis of Hangingwall Caving in Longwall Mining Method Using a Fuzzy System”, In: 21st International Mining Congress & Expo, Kraków, Poland, 2008, 21st World Mining Congress & Expo 2008, Krakow, Poland.
3. Pawlowicz, K., 1967, “Classification of rock cavability of coal measure strata in upper Silesia coalfield”, Prace GIG, Komunikat, (429).
4. Bilinski, A., Konopko, W., 1973, “Criteria for choice and use of powered supports”, Proc, the symposium on protection against roof falls, Katowice, Paper No. IV-1.
5. Singh, T N., Singh, B., 1979, “Design of support system in caved longwall faces”, Proc, colloquium on longwall face supports, Dhanbad, pp. 79-85.
6. Unrug, K., Szwilski, A., 1980, “Influence of strata control parameters on longwall mining design”, Proc, 21st US symposium on rock mechanics. Morgantown: Rolla, 720-728.
7. Peng, S S., Chiang, H S., 1984, “Longwall mining”, John Wiley & Sons, Inc., New York.
8. Mohammadi, S., Ataei, M., Khaloo Kakaie, R., Mirzaghorbanali, A., 2018, “Prediction of the main caving span in longwall mining using fuzzy MCDM technique and statistical method”, Journal of Mining and Environment, 9(3), pp. 717-726.
9. Singh, T N., Singh, B., 1982, “Design criteria of face supports. In: Proceedings of symposium on state of the art of ground control in longwall mining and mining subsidence”, Organized by Society of Mining Engineers, New York, pp. 145-150.
10. Ghose, A K., Dutta, D., 1987, “A rock mass classification model for caving roofs”, International Journal of Mining and Geological Engineering, 5(3): pp. 257-271.
11. Sarkar, S K., 1998, “Mechanized longwall mining - the Indian experiences”, Oxford and IBH Publishing Company Private Limited, New Delhi.
12. Banerjee, G., Kumbhakar, D., Ghosh, N., Yadava, K P., 2016, “Assessment of Cavability and categorization of coal measure roof rocks by parting plane approach”, Proc, Conference on Recent Advances in Rock Engineering, pp. 301-308.
» مهندسی معدن « تخمین گام تخریب اول بر اساس قابلیت تخریب لایه های سقف نشریه علمی پژوهشی
13
13. Obert, L., Duvall, W I., 1967, “Rock mechanics and the design of structures in rock”, John Wiley & Sons, Inc., New York.
14. Manteghi, H., Shahriar, K., Torabi, R., 2012, “Numerical modelling for estimation of first weighting distance in longwall coal mining-A case study”, 12th Coal Operators' Conference, University of Wollongong & the Australasian Institute of Mining and Metallurgy, pp. 60-68.
15. Shabanimashcool, M., Li, C C., 2015, “Analytical approaches for studying the stability of laminated roof strata”, International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 79, pp. 99-108.
.11 ،» تصمیم گیری چند معیاره « ؛ عطایی، محمد؛ 1330
چاپ چهارم، انتشارات دانشگاه صنعتی شاهرود.
17. Saaty T L., 1996, “The analytical network process-decision making with dependence and feedback”, Pittsburgh, Pa: RWS Publication.
18. Si, S L., You, X Y., Liu, H C., Zhang, P., 2018. “DEMATEL technique: A systematic review of the state-of-the-art literature on methodologies and applications”. Mathematical Problems in Engineering, Article ID 3696457.
.13 تصمیم گیری چند معیاره « ؛ عطایی، محمد؛ 1313
چاپ اول، انتشارات دانشگاه صنعتی شاهرود. ،» فازی
20. Gölcük, İ., and Baykasoğlu A. 2016. “An analysis of DEMATEL approaches for criteria interaction handling within ANP”, Expert Systems with Applications, 46, pp. 346-366.
21. Kumar, C., 2014. “Behaviour of Shield Support in Longwall Mining”, Department of Mining Engineering, National Institute of Technology, Rourkela, India.
22. Maharana, A K., 2013. “Study of Strata and Support Behaviour of a Longwall Mine”, Department of Mining Engineering, National Institute of Technology, Rourkela, India.
23. Banerjee, G., Kumbhakar, D., Ghosh N., Yadava, K P., 2016. “Assessment of Cavability and categorization of coal measure roof rocks by parting plane approach”, In: Proc, Conference on Recent Advances in Rock Engineering, 301-308.
24. Singh, G S P., Singh, U K., 2009. “A numerical modeling approach for assessment of progressive caving of strata and
performance of hydraulic powered support in longwall workings”. Computers and Geotechnics, 36, 7, pp. 1142-1156.
25. Gao F., Stead D., Coggan J., 2014. “Evaluation of coal longwall caving characteristics using an innovative UDEC Trigon approach”. Computers and Geotechnics, 55, pp. 448-460.
26. Shabanimashcool, M., Jing, L., Li, C C., 2014. “Discontinuous Modelling of Stratum Cave-in in a Longwall Coal Mine in the Arctic Area”. Geotechnical and Geological Engineering, 32(5), pp. 1239-1252.
27. Sweby, G., 1997. “Review the caving mechanisms around high extraction systems and determine the effect of the mechanisms on the safety of the system” Report prepared by CSIR Miningtek for the Safety in Mines Research Advisory Committee (SIMRAC), Final project Report, Project No. COL327. Johannesburg, South Africa.
28. Akinkugbe, Y., Su, D., Hasenfus, G., Morris, T J., Fisher B., 2007. “The Roof Behavior of a Longwall Tailgate Under Massive Sandstone Strata”. In: 26th International Conference on Ground Control in Mining, 188-195, USA.
.23 معدن کاری زیرزمینی: « ؛ عطایی، محمد؛ 1335
جلد دوم، ،» روش های با نگهداری، روش های تخریبی
چاپ سوم، انتشارات دانشگاه صنعتی شاهرود.
30. Molinda, G M., Mark, C., 1994. “Coal Mine Roof Rating (CMRR): A practical rock mass classification for coal mines”, USBM IC 9387, Bureau of Mines, Pittsburgh, PA.
31. Mathews, K. E., Hoek, E., Wyllie, D C., Stewart S B. V., 1981. “Prediction of stable excavation spans at depths below 1000m in hard rock mines”, CANMET Report, DSS Serial No. OSQ80-00081.
32. Suorineni, F T., 2010. “The stability graph after three decades in use: experiences and the way forward”, International journal of mining, Reclamation and Environment, 24(4), pp. 307-339.
33. Singh, G S P., Singh, U K., 2010. “Numerical modeling study of the effect of some critical parameters on caving behavior of strata and support performance in a longwall working”, Rock Mechanics and Rock Engineering, 43(4), pp. 475-489.
» مهندسی معدن « سجاد محمدی، محمد عطایی، رضا خالوکاکایی، علی میرزا قربانعلی نشریه علمی پژوهشی
14
34. Whittles, D N., Reddish D J., Lowndes I S., 2007. “The development of a coal measure classification (CMC) and its use for prediction of geomechanical
parameters”, International journal of rock mechanics and mining sciences, 44(4), pp. 496-513.