ارزیابی مکانیزم شکست سقف کارگاه‌های جبهه‌کار طولانی با تجزیه و تحلیل امواج لرزه‌ای القایی

Abstract

پدیده شکست سنگ در محدوده کارگاه‌های جبهه‌کار طولانی که در اثر تمرکز تنش رخ می‌دهد، یکی از مهم‌ترین عواملی است که سبب اختلال در عملیات استخراج، تأخیرهای طولانی مدت، کاهش بهره‌وری و کاهش ایمنی می‌شود. با افزایش عمق و وسعت معادن جبهه‌کار طولانی، مشکلات ناشی از شکست سنگ به­ویژه در لایه‌های سقف بلافاصله کارگاه و محدوده جبهه‌کار به­شدت افزایش خواهد یافت. از سوی دیگر امکان پیش‌بینی این پدیده با استفاده از ابزارهای رفتارنگاری سنتی وجود ندارد؛ به­طوری که فاقد توجیه اقتصادی یا دقت کافی می‌باشند. در این تحقیق مکانیزم شکست، شدت ناپایداری و جهت‌یافتگی شکست‌های قریب‌الوقوع که در حین پیشروی جبهه‌کار رخ می‌دهند، از طریق تجزیه و تحلیل امواج لرزه‌ای القایی ارزیابی شده است. برای این منظور معدن زغال‌سنگ طبس به­عنوان مطالعه موردی انتخاب شده است. به­منظور ارزیابی مکانیزم شکست سنگ، مکانیزم کانونی امواج لرزه‌ای القایی با استفاده از روش وارونه‌سازی تانسور گشتاور لرزه‌ای تعیین شده است. به این ترتیب که تانسور گشتاور لرزه‌ای بر اساس شکل موج امواج لرزه‌ای محاسبه می‌شود و در مرحله بعد با تجزیه تانسور گشتاور لرزه‌ای، مکانیزم شکست سنگ تعیین می‌شود. همچنین جهت‌یافتگی ناپایداری‌ها از طریق ترسیم الگوی پراش امواج لرزه‌ای به­صورت سه بعدی مشخص شده است. طبق نتایج، مکانیزم کانونی غالب در این معدن به­صورت نیروی دوقطبی برداری خطی بوده که متناظر با مکانیزم شکست فشاری/کششی است. همچنین مکانیزم شکست برشی در محدوده ناپیوستگی‌های زمین‌شناسی به ویژه گسل‌ها رخ داده است. نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که پایش و تجزیه و تحلیل امواج لرزه‌ای القایی معیار مناسبی برای شناخت بهتر شرایط شکست سنگ می‌باشد؛ به­طوری که با شناسایی نواحی ناپایدار، نوع مکانیزم شکست و جهت‌یافتگی ناپایداری‌ها کمک شایانی به اتخاذ اقدامات پیشگیرانه از جمله اصلاح طرح استخراج، تغییر نرخ پیشروی، انتخاب سیستم نگهداری مناسب و نصب به موقع آن خواهد کرد.