زمین شناسی مهندسی

زمین شناسی مهندسی

بررسی تاثیر پارامترهای هندسی و ژئومکانیکی بر رفتار لنگه‌ی تاج در گذار از معدنکاری روباز به زیرزمینی

نویسندگان
دانشگاه صنعتی اصفهان
چکیده
با توجه به عمیق شدن معادن روباز و ملاحظات زیست محیطی ناشی از آن، دوران حاضر را دوره بازگشت به معدن‌کاری زیرزمینی نامیده‌اند. یکی از ملاحظات اساسی در گذر از معدنکاری روباز به زیرزمینی، طراحی لنگه‌ی تاج بر اساس ملاحظات اقتصادی و فنی است. با توجه به عدم قطعیت‌های موجود در این زمینه، پژوهش حاضر با بهره‌گیری از شبیه‌سازی سه‌بعدی عددی به بررسی تاثیرات متقابل پارامترهای هندسی و ژئومکانیکی بر رفتار لنگه‌ی تاج در گذار به معندکاری زیرزمینی پرداخته است. رفتار لنگه با توجه به مقدار جابه‌جایی و حجم زون پلاستیک در لنگه مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج تحلیل نشان داد که، پارامترهای هندسی نقش بسیار مهم‌تری نسبت به خصوصیات مکانیکی سنگ ایفا می‌کنند. در میان پارامترهای هندسی، شاخص ابعاد لنگه (حاصل‌ضرب ضخامت و دهانه لنگه) و دهانه‌ی لنگه‌ی تاج نقش تعیین‌کننده‌ای در کنترل رفتار لنگه دارند. از دیدگاه ژئومکانیکی، در دامنه‌ی تغییرات لحاظ شده در این پژوهش، مدول الاستیسیته سنگ به ‌عنوان پارامتر تاثیرگذار بر رفتار لنگه‌ی تاج شناسایی شد که با مقدار بحرانی 7 گیگاپاسگال، رفتار لنگه تاج را کنترل می‌کند. دهانه‌ی لنگه‌ی تاج به عنوان دومین پارامتر تاثیر‌گذار قادر است با ضریب همبستگی 83/. میزان جابه‌جایی لنگه‌ی تاج را پیش‌بینی کند و شاخص ابعاد لنگه با دقت 20 درصد قادر است حجم زون پلاستیک در لنگه را برآورد کند.



کلیدواژه‌ها

Ahmed, M. E., & Rashed, M. A. (2023). Design optimization of crown pillar in transition mines. International Journal of Mining Science, 60(1), 89–102.
Alipenhani, B., Bakhshandeh Amnieh, H., & Majdi, A. (2024). Block caving underground mining technique under an existing open-pit mine: Investigating the effect of undercut depth on crown pillar thickness. International Journal of Mining & Geo Engineering, 58(1).
Bawden, W. F. (2023). Mechanics of crown pillar failures in weak rock masses. Geomechanics and Geoengineering, 18(2), 101–113.
Chen, T., & Mitri, H. S. (2023). Strategies for crown pillar design using numerical modeling and empirical methods. Rock Mechanics and Rock Engineering, 56(4), 871–889.
Cheraghian, A., Ghasemi, E., & Hashemi, H. (2025). Artificial intelligence modeling of crown pillar stability using deep learning. Geotechnical and Geological Engineering, 43(2), 345–359.
Clark, G. B., & Bétournay, M. C. (2006). Crown pillar design in Canadian mines. In Proceedings of the 5th International Symposium on Ground Support in Mining and Underground Construction.
Dindarloo, S. R., & Osanloo, M. (2024). Analytical vs numerical crown pillar design: A comparative study. Mining Engineering, 76(2), 77–84.
Hamidi, A., & Azadeh, M. (2024). Three-dimensional finite element modeling of crown pillar: Comparison with empirical design. Underground Space, 9(1), 113–124.
He, M., & Du, J. (2025). Risk-based crown pillar design under geological uncertainty. International Journal of Mining Science and Technology, 35(1), 58–70.
Jakubec, J., & Bullock, R. (2014). Practical underground mining methodology: Transitioning from open pit to underground mining. Mining Engineering, 66(4), 23–30.
Karami, M., & Nikkar, A. (2023). Effect of depth and extraction sequence on surface subsidence in transition mining. Journal of Mining Science, 59(3), 212–226.
Liu, W., & Zhang, J. (2023). Application of remote sensing in monitoring crown pillar stability. Remote Sensing in Earth Sciences, 10(3), 203–214.
Mohanto, S., & Deb, D. (2024). Stability assessment of crown pillar for an underground mine using K-Cross Validation technique. International Journal of Civil Infrastructure, 11(2), 135–147.
Pakalnis, R., & Lunder, P. (1997). Empirical estimation of crown pillar span. CIM Bulletin, 90(1006), 89–95.
Rasouli, V., & Shabanimashcool, M. (2023). Numerical investigation of excavation damage zone around crown pillars. Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering, 15(5), 1050–1063.
Sainsbury, B., & Hebblewhite, B. (2023). Parametric study of crown pillar thickness using 3D FLAC. Australian Geomechanics Journal, 58(4), 65–78.
Shi, J., Yu, Z., Jiang, W., Zhan, Z., & Xia, P. (2024). Sensitivity analysis and parameter selection of the modified Mohr–Coulomb model in foundation pit excavation in granite residual soil areas. Discover Applied Sciences, 6(12), 653.‌
Sinha, D., & Trivedi, M. (2024). Predictive modeling of crown pillar collapse using machine learning algorithms. Computers and Geotechnics, 165, 105283.
Verma, C. P., & Soni, A. K. (2024). Stability of Crown Pillar during Transition from Open Pit to Underground Mining. In Technologies in Mining. IntechOpen. ‌
Villaescusa, E., & Potvin, Y. (2005). Empirical design methods for crown pillars. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 42(3), 477–486.
Xing-dong, L., Li, H., & Wang, F. (2024). Monitoring and analysis of crown pillar failure in deep underground mining. International Journal of Rock Mechanics and Mining Sciences, 172, 105159.
Zhang, X., & Liu, Y. (2024). Variable elastic anisotropy in 3D crown pillar simulations: A case study. Engineering Geology, 331, 107482.
Zhang, Y., & Sun, H. (2023). Crown pillar behavior analysis using finite element modeling. Tunnelling and Underground Space Technology, 121, 104461.
Zhao, J., Zhang, Q., & Zhou, Y. (2023). Numerical evaluation of failure mechanism in crown pillars using FDEM. Tunnelling and Underground Space Technology, 126, 105837.