Uniwersalny model do prognozowania postępu prac kombajnów do drążenia tuneli

The paper intends to generate a universal model to predict the performance of roadheaders for all kinds of rock formations. In this regard, we first take into account the outcomes of previous attempts to explore the performance of roadheaders in Tabas Coal Mine project (the largest and fully mechanized coal mine in Iran). During those investigations, rock mass brittleness index (RMBI) was defined in order to relate the intact and rock mass characteristics to machine performance. The statistical analysis of data acquired from Tabas field demonstrated that RMBI was highly correlated to instantaneous cutting rate (ICR) of roadheaders (R² = 0.92). With the aim to construct a universal model for predicting the roadheader performance, we have now tried to establish a database consisting measured cutting rate of roadheaders as well as the data gathered from field studies of Tabas Coal Mine project and Besiktas, Kurucesme, Baltalimani, Eyup and Halic tunnels in Turkey. A broad modeling and analysis found a fair relationship, resulting in a new universal predictive model to predict the cutting rate of roadheaders with correlation of 0.73 (R² = 0.73). The application of local and universal models at Tabas Coal Mine showed a remarkable difference between measured and predicted ICR. The mean relative error of 0.359% was found with universal model but it represented lower value (mean relative error of 0.100%) while using local model. It can thus be concluded that instead of generating a universal model, separate localized models for different ground and machine conditions should be developed to improve the accuracy and reliability of the performance prediction models.W pracy podjęto próbę opracowania uniwersalnego modelu do prognozowania postępu prac kombajnów do drążenia tuneli we wszystkich rodzajach skał. W pierwszym etapie przeprowadzono analizę wyników badań w tym zakresie prowadzonych uprzednio w kopalni węgla Tabas (jest to największa i w pełni zmechanizowana kopalnia węgla w Iranie). W ramach badań zdefiniowano współczynnik kruchości skał (RMBI) w celu określenia zależności pomiędzy właściwościami nienaruszonych warstw skalnych a postępami pracy kombajnów. Analiza statystyczna danych uzyskanych w kopalni Tabas wykazała wysoki poziom korelacji pomiędzy wskaźnikiem RMBI a chwilową prędkością urabiania (ISC) kombajnów do drążenia tuneli (R2 = 0.92). Mając na celu opracowanie uniwersalnego modelu do prognozowania postępu prac kombajnów do drążenia tuneli, autorzy podjęli najpierw próbę stworzenia bazy danych obejmującej zmierzone prędkości urabiania oraz dane uzyskane w trakcie badań polowych w kopalni węgla Tabas, oraz z projektu drążenia tuneli w kopalniach w Besiktas, Kurucesme, Baltalimani, Eyup i Halic w Turcji. W wyniku modelowania i analiz znaleziono w miarę dokładną zależność, prowadzącą do stworzenia uniwersalnego modelu prognozowania prędkości urabiania przy użyciu kombajnów do drążenia tuneli, przy poziomie korelacji 0.73 (R2 = 0.73). Zastosowanie lokalnego i uniwersalnego modelu w kopalni węgla Tabas wykazało znaczne różnice pomiędzy mierzoną a prognozowaną chwilową prędkością urabiania. Średni błąd względny dla modelu uniwersalnego wyniósł 0.359%, w przypadku modelu lokalnego średni błąd względny był na poziomie 0.100%. Stąd też należy wnioskować, że dla poprawy wiarygodności i dokładności prognozowania zamiast tworzenia uniwersalnego modelu, zasadne jest opracowanie odrębnych modeli „lokalnych” uwzględniających konkretne uwarunkowania gruntowe oraz sprzętowe

Prediction of water inflow into underground excavations in fractured rocks using a 3D discrete fracture network (DFN) model

© 2017, Saudi Society for Geosciences. Groundwater flow is a major issue in underground opening in fractured rocks. Because of finding the fracture connectivity, contribution of each fracture in flow, and fracture connectivity to excavation boundary, the prediction of water flow to underground excavations is difficult. Simulation of fracture characteristics and spatial distribution is necessary to obtain realistic estimation of inflow quantity to tunnel and underground excavations. In this research, a computer code for three-dimensional discrete fracture network modeling of water inflow into underground excavations was developed. In this code, the fractures are simulated as ellipsoid while geometrical properties of the fractures are reproduced using a stochastic method. Properties such as the size, orientation, and density of the fractures are modeled by their respective probability distributions, which are obtained from field measurements. According to the fracture condition, the flow paths in rock mass are determined. The flow paths are considered as channels with rectangular sections in which channel width and fracture aperture determine geometry of channel section. Inflow into excavation is predicted ignoring matrix permeability and considering the hydrogeological conditions. To verify presented model, simulation results were compared to a part of the Cheshmeh-Roozieh water transfer tunnel in Iran. The results obtained from this research are in good agreement with the field data. Thus, the average of the predicted inflow has just an approximation error equal to 17.8%, and its standard deviation is 8.6 l/s, which is equal to 21% of the observed value that demonstrates low dispersion of the predicted values