1- مقدمه :

    با پیشرفت علم و پیشرفت در ساخت ماشین های حفاری، استفاده وسیع ماشین آلات حفاری به جای عملیات آتشباری برای حفاریات زیرزمینی کاربرد وسیعی پیدا کرده است. در حفاری مکانیزه از ابزار و ماشین آلات برای حفر فضاهای زیر زمینی استفاده می شود و هدف اصلی آن رسیدن به سرعت بالا در احداث و حفر این فضاها می باشد. عملیات حفاری یکی از پرهزینه ترین عملیات اجرای در حفریات زیرزمینی می باشد. از طرفی در انتخاب دستگاه حفاری محدودیت زیادی وجود دارد و یا به بیان دیگر در انتخاب دستگاه حفاری انعطاف پذیری وجود ندارد یعنی در یک پروژه استفاده از چندین ماشین حفاری, به دلیل بحث اقتصادی و هزینه بالایی ماشین آلات حفاری کمتر استفاد می شود. بنابراین باید قبل از انجام عملیات، نوع دستگاه و ماشین آلات حفاری مشخص شده باشد. در انتخاب نوع ماشین حفاری بررسی و کارایی آن، یکی از عوامل بسیار مهم می باشد. در نتیجه بررسی عملکرد و کارایی هریک از ماشین الات حفاری یکی از عوامل بسیار حیاتی در حفریات زیر زمینی می باشد. در این جا بحث در مورد عوامل تعیین کننده در انتخاب نوع دستگاه نمی باشد بلکه عملکرد دستگاه حفاری رودهدر و TBM به طور جداگانه مورد بررسی قرار گرفته شده است.

2- عملکرد و کارایی عملیات حفاری:

عوامل مؤثر بر عملکرد عملیات حفاری را به طور کلی می‌توان به چهار گروه اصلی تقسیم‌بندی کرد(شکل 1). این چهار گروه عبارتند از:

 پارامترهای ماده سنگ : مقاومت فشاری و کششی سنگ، درصد سختی و کانی‌‌های ساینده(کوارتز)، نوع بافت و ماتریس سنگ، وجود خواص مکانیکی جهت‌دار در ترکیب معدنی و رفتار الاستیک مواد سنگی، خواص انرژی سنگ مانند شاخص سفتی، میزان آزاد شدن انرژی بحرانی، .

فهرست مطالب
1- مقدمه
2- عملکرد و کارایی عملیات حفاری
3- عملکرد ماشین رودهدر
3-1 مقدمه
3-2 پارامترهای موثر ماشین رودهدر در عملکرد
3-2-1 تاثیر نوع و توان ماشین رودهدر بر عملکرد حفاری
3-2-2 تاثیر نوع سر مته ماشین رودهدر بر هملکرد حفاری
3-2-2-1 انواع مته
3-2-2-2 تاثیر فاصله داری برنده ها در سرمته بر عملکرد دستگاه رودهدر
3-3 تاثیر پارامترهای ژئوتکنیکی در عملکرد ماشین رودهدر
3-3-1 تاثیر مقاومت سنگ
3-3-2 تاثیر زون چسبنده
3-3-3 تاثیر مواد ساینده بر عملکرد حفاری
4- پیش بینی عملکرد ماشین تمام مقطع
4-1 مقدمه
4-2 عوامل موثر در عملکرد ماشین تمام مقطع
4-2-1 عوامل ژئوتکنیکی موثر در عملکرد ماشین تمام مقطع
4-2-1-1 نرخ نفوذ و مقاومت فشاری
4-3 پیش بینی تجربی عملکرد ماشین حفاری تمام مقطع
4-3-1 روش ساده
4-3-2 روش چند متغیره
4-3-2-1 روش NTH
4-3-2- 2 روش RMi
4-3-2-3 روش CSM
4-3-2-4 روش QTBM
4-3-2-5 روش RSR
4-4 مطالعه موردی پیش بینی تجربی عملکرد ماشین تمام مقطع
4-4-1 تونل من
4-4-2 تونل پیو
4-4-3 تونل وارزو
4-4-4 طبقه بنده توده سنگ
4-4-5 روابط های تجربی
4-4-5-1 نرخ پیشروی
4-4-5-2 روابط تجربی برای سنگ های مختلف
4-4-6 مقایسه با روش های پیش بینی عملکرد
4-4-6-1 مدل RSR
4-4-6-2 مدل QTBM
5- نتیجه گیری
6- منابع
فهرست شکلها
شکل 1- عوامل موثر در عملیات حفاری
شکل 2- نمای از ماشین رودهدر با روش حفاری محوری
شکل 3- نمای از ماشین رودهدر با روش حفاری متقاطع
شکل 4- تحلیل استحکام رودهدر در رودهدرهای تاج مخروطی (بالا) و تاج طبلکی(پایین)
شکل 5- نمای از نیروهای وارد به رودهدر نوع مخروطی
شکل 6- نمای از فلوچارت برای محاسبه گشتاور
شکل 7- نحوه برش دستگاه رودهدر
شکل 8- تاثیر عرض ماشین (e)، عرض چرخ زنجیر (p)، و فاصله بین مرکز ثقل تا انتهای ماشین(a) با توجه
به گشتاور
شکل 9 – تغییرات گشتاور با توجه به به تغییرات وزن
شکل 10 – تغییرات گشتاور به توجه به تغییرات طول بازوی
شکل 11-انواع مته های مته های برش
شکل 12-نمای از پارامترها فاصله داری ابزار برنده در سرمته مخروطی
شکل 13- نمای از همپوشانی نگهدارنده ابزاز برنده در سرمته نوع سوم
شکل 14 -نمای از محل قرار گیری ابزار برنده در سرمته به صورت دو بعدی
شکل 15- نمای سه بعدی مدل ابزار برنده شماره 1 و شماره 4 در سرمته با فاصله داری نابرابر
شکل 16- نمای سه بعدی مدل ابزار برنده شماره 1 و شماره 4 در سرمته با فاصله داری برابر
شکل 17- نمای از سرمته با فاصله داری برابر
شکل 18- عوامل زئوتکنیکی مهم در کارآیی رودهدرها
شکل 19- مقطع زمین شناسی تونل
شکل 20- مقاومت فشاری در هر شرایط زمین شناسی– نرخ نفوذ آنی برای هر نوع رودهدر
شکل 21- نمودار نرخ نفوذ آنی با توجه به نسبت P/UCS
شکل 22- نمودار نرخ نفوذ آنی با توجه به نسبت W/UCS
شکل 23- نرخ نفوذ آنی با توجه به نسبت P*W/UCS برای سنگ های رسوبی رودهدرهای متقاطع
شکل 24- نمای از تاثیر مواد چسبنده در سرمته
شکل 25 – تاثیر میزا ن درصد کوارتز معادل در عمر سرمته
شکل 26-مقطع عرضی TBM
شکل 27- صفحه حفار یک ماشین تمام مقطع
شکل 28-ابزار برندة دیسکی و نیروهای مؤثر وارد بر آن
شکل 29- ابزار برندة غلتکی و نیروهای وارد برآن
شکل 30- استفاده از جت آب در ماشین‌های حفار تمام مقطع
شکل 31- منحنی مقاومت فشاری – نرخ نفوذ
شکل 32- رابطه شاخص نرخ حفاری– مقاومت فشاری
شکل 33- شاخص عمر برش دهنده ها در سنگ های مختلف
شکل 34- رابطه m1 با طبقه بندی Q
شکل 35– مقطع زمین شناسی تونلها
شکل 36- طبقه بندی RMR در سه تونل
شکل 37- رابطه بین طبقه بندی Q و RMR در سه تونل
شکل 38- انالیز آماری واریانس به منظور رسیدن به یک مدل رگراسیون معنی دار(داده ها حاصل از تونل
من
شکل 40- رابطه بین نرخ نفوذ و طبقه بندی RMR در تونلهای حفاری شده جدول کوجک در بالا هر نمودار نشانده نتایج الانیز واریانس می باشد
شکل 41- زابطه نرخ نفوذ (چپ)و نرخ نفوذ ویژه(راست) TBM و طبقه بندی RMR
شکل 42 – رابطه میزان بهره دهی و طبقه بندی RMR
شکل 43 – نرخ نفوذ متفاومت در سنگ های مختلف و با RMR یکسان
شکل 44- تغییرات نرخ نفوذ برای سختی موس رابطه بهتری نسبت به مقاومت فشاری تک محوره نشان می دهد 10 داده از پنچ نوع سنگ مختلف از تونل من برای این آنالیز استفاده شده است
شکل 45- پیش بینی عملکرد ماشین تمام مقطع توسط روش RSR (چپ) و QTBM (راست)
شکل 46 – مقایسه داده های ثبت شده نرخ نفوذ برای سه تونل مذکور با توجه به روش QTBM
فهرست جداول :
جدول 1- مشخصات سرمته و ابزار برنده و فاصله داری طراحی شده
جدول 2- میزان مصرف برنده ها با توجه به نوع سرمته
جدول 3 – نتایج حاصل از اندازه گیری برجا برای دو نوع سرمته
جدول 4-نتایج ازمایش شمیایی در تونل
جدول 5- پارامترهای ژئوتکنیکی نمونه های سنگی در زون های مختلف
جدول 6- نتایج عملکرد رودهدر در زون های مختلف
جدول 7- طبقه بندی اطلاعات حاصل از حفاری در نقاط مختلف جهان توسط مدرسه عالی معدن
جدول 8- رده بندی سنگ‌ها برای TBM
جدول 9- جدول مقاومت فشاری – نرخ نفوذ
جدول 10- اطلاعات توصیفی و تجهیزات لازم برای حفاری تونلها
جدول 11- مشخصات ژئوتکنیکی و زمین شناسی تونلها
جدول 12 – پارامتر های لازم برای روش QTBM

6- منابع:

[1] Thuro K., Plinninger R.J. “Hard rock tunnel boring, cutting, drilling and blasting: rock parameter for excavatability”.Technology roadmap for rock mechanics , South Africa Institute of mining and metallurgy , 2003

[2] A.F.T .E.S.,(2000) , “New Recommendations on Choosing Mechanized

Tunneling Techniques ”,www.usace. army. Mil

[3] Rostami J., Ozdemir L., “Roadheader Performance Optimization

For Mining and Civil Construction”, Earth Mechanics Institute, CSM, Golden, Colorado.

 [4]-یاوری مهدی، ”جزوة درسی حفر و چاه و تونل“.

 [5] Eskikaya S. Omur D. Hiedar M. “A new method to assess the machine design parameter on stability of boom tunneling machine”.20th world mining congress 2005 685-561.

 [6] مدنی، حسن، ”تونلسازی“، جلد اول : طراحی و اجرا، مرکز نشر دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تابستان 1377?

 [7] Mustafa E. “Effects of circumferential pick spacing on boom type roadheader cutting head performance”. Tunneling and Underground Space Technology 20 (2005) 418–425?

دانلود فایل