- Đa dạng hóa các hình thức đào tạo
2. Nghiên cứu đề xuất phương thức chống neo theo vị trí lớp đá kẹp mề mở nóc lò 1 Xây dựng cơ sở thiết lập phương thức chống giữ nóc lò theo vị trí lớp đá kẹp mềm
2.1. Xây dựng cơ sở thiết lập phương thức chống giữ nóc lò theo vị trí lớp đá kẹp mềm
Khi nóc lò xuất hiện lớp đá kẹp mềm sẽ làm cho nóc lò phân tách thành nhiều lớp đất đá mỏng, khiến nó mất đi khả năng tự chịu tải. Ngoài ra, lớp đất đá mềm cũng là nơi tập trung ứng suất, rất dễ bị phá hủy gây ra hiện tượng tách lớp làm mất tính nguyên vẹn và toàn khối của đá nóc, khởi đầu cho sự phát sinh phá hủy hay sập đổ nóc lò. Không những thế, lớp đá kẹp mềm còn làm mất đi khả năng cố định của đầu neo trong nó nếu vị trí cố định đầu neo được bố trí tại đó. Do đó, vấn đề cơ bản khi chống giữ nóc lò có chứa lớp đá kẹp mềm bằng neo là làm thế nào để giảm thiểu được hiện tượng phá hủy lớp đá kẹp mềm, ngăn ngừa tối đa hiện tượng tách lớp nhằm giữ được tính nguyên vẹn của khối đá nóc. Để giải quyết được vấn đề này, ngoài các giải pháp như chống giữ tức thời, gia tăng dự ứng lực lớn cho neo...thì một trong những vấn đề cũng không kém quan trọng là xác định vị trí lớp đá kẹp mềm và phân chia chúng thành từng trường hợp cơ bản để đưa ra giải pháp chống giữ phù hợp.
Tùy thuộc vào khoảng cách từ lớp đá kẹp mềm tới bề mặt nóc lò có thể phân chia thành 4 trường hợp (hình 1) để tiến hành phân tích ảnh hưởng vị trí của lớp đá kẹp mềm đến việc lựa chọn giải pháp chống giữ cho neo: Lớp đá kẹp mềm nằm ở vị trí cố định đầu neo (hình 1a); lớp đá kẹp mềm nằm trong vùng gia cố neo (vùng gia cố neo là vùng đá nằm trong phạm vi chiều dài của neo) (hình 1b); lớp đá kẹp mềm nằm ngoài vùng gia cố neo và nằm trong vùng gia cố neo cáp (hình 1c); lớp đá kẹp mềm nằm ngoài vùng gia cố neo cáp (hình 1d).
2.2. Đề xuất phương thức chống giữ neo phù hợp với vị trí lớp đá kẹp mềm tại nóc lò Phương thức 1. Đối với lớp đá kẹp mềm nằm ở vị trí cố định đầu neo (hình 1a): Phương thức 1. Đối với lớp đá kẹp mềm nằm ở vị trí cố định đầu neo (hình 1a):
Trong trường hợp này do lớp đá kẹp mềm có độ bền rất nhỏ (lực dính kết rất nhỏ <0,4Mpa, độ bền kéo <0,25MPa) khả năng cố định đầu neo trong khối đá mềm cực thấp, không đảm bảo yêu cầu, khiến cho việc khống chế nóc lò nhằm duy trì ổn định nóc đường lò khó khăn nhất. Trong trường hợp này, chỉ cần lớp đá phía dưới hơi uốn võng thì đầu neo lập tức bị kéo tuột, neo bị mất hiệu quả làm việc, khi đó lớp đá kẹp mềm bị phá hủy, toàn bộ khối đá phía dưới bị uốn võng tổng thể, ứng suất kéo xuất hiện tại bề mặt lớp đá sát nóc lò rất lớn làm phá hủy lớp đá này, khối đá mất đi khả năng tự chịu lực, tại sát hai bên hông lò bị nén ép mạnh bởi tác động ở nóc xuống gây ra hiện tượng bong tách hông, làm gia tăng độ rộng của nóc khiến cho nóc lò bị uốn võng càng mạnh, gây ra sập đổ hoàn toàn nóc. Vì vậy, để đảm bảo duy trì ổn định đường lò khi chống neo cần phải tránh trường hợp này.
Phương thức 2.Trường hợp lớp đá kẹp mềm nằm trong phạm vi gia cố neo (hình 2), để giữ ổn định cho nóc đường lò chỉ cần kịp thời chống giữ tại thời điểm hợp lý, cùng với
việc tạo được dự ứng lực đủ lớn, khi đó sẽ không xảy ra sự cố tách lớp làm sập lò. Nói cách khác, toàn bộ khối đá được gia cố tức thời, với dự ứng lực cao tạo ra sự chủ động chống giữ tức thời, tạo lực ma sát lớn trên bề mặt các lớp đá, lực nén ép làm cho khối đá ở phía trên và dưới của lớp đá kẹp mềm liên kết chặt chẽ với nhau tạo thành một cấu trúc thống nhất, nhờ đó giữ được tính nguyên vẹn của khối đá nóc, ứng suất kéo xuất hiện ở lớp đá phía dưới lớp đá kẹp mềm ở nóc sát nóc lò (lớp đá chịu tải sát nóc lò) sẽ bị triệt tiêu bởi dự ứng lực của neo và chuyển sang trạng thái ứng suất bình thường. Với biện pháp này, có thể kết luận rằng dự ứng lực của neo đóng vai trò quyết định đến độ ổn định của nóc đường lò có chứa lớp đất đá kẹp mềm ở trong vùng gia cố neo.
Hình 2. Hình ảnh biểu thị kết cấu chịu tải khi lớp đá kẹp mềm nằm ở trong vùng gia cố neo
Phương thức 3. Trường hợp lớp đá kẹp mềm ở ngoài phạm vi gia cố neo và trong phạm vi gia cố neo cáp (hình 3), có thể lựa chọn phương thức chống giữ bổ sung neo cáp đối với nóc lò. Nếu mật độ neo cáp và dự ứng lực đủ lớn sẽ tạo ra sự chủ động chống giữ tức thời của neo cáp, thông qua sự gia tăng dự ứng lực của neo cáp tạo ra ứng suất nén ép ở vùng gia cố neo dần chuyển dịch hướng vào trong lớp đá kẹp mềm triệt tiêu ứng suất kéo, uốn tập trung ở đó, tạo lực ma sát lớn trên bề mặt các lớp đá làm gia tăng khả năng liên kết khối đá gia cố neo với lớp đá kẹp mềm và lớp đá phía trên nó tạo thành khối thống nhất, giữ được tính nguyên vẹn của nóc lò và đạt được hiệu quả chống giữ nóc lò có lớp đá kẹp mềm như đã nêu ở trường hợp lớp đá kẹp mềm nằm trong vùng gia cố neo. Ngoài ra, tại vùng gia cố neo thường cũng cần phải áp dụng biện pháp chống giữ tức thời, tạo dự ứng lực lớn cho neo hình thành vùng gia cường có cường độ chịu lực cao nhằm hạn chế sự uốn võng tổng thể của chúng, góp phần ngăn ngừa sự tách lớp tại lớp đá kẹp mềm.
Hình 3. Hình ảnh biểu thị kết cấu chịu tải khi lớp đá kẹp mềm nằm ở sát biên vùng gia cố neo
Phương thức 4. Trường hợp lớp đá kẹp mềm ở ngoài phạm vi gia cố neo cáp (hình 4).
Trong trường hợp này, phạm vi ảnh hưởng của lớp đá kẹp mềm đến ổn định của nóc lò rất nhỏ nhưng nếu không khảo sát kỹ điều kiện địa chất, lựa chọn nguyên lý chống giữ neo không phù hợp dẫn đến việc lựa chọn công thức tính toán, lựa chọn các tham số chống giữ neo không chính xác, hoặc chọn thời điểm chống giữ không phù hợp, không tạo dự ứng lực cho neo phù hợp, làm mất đi tính làm việc chủ động của kết cấu chống giữ neo, mất đi hiệu quả chống giữ tức thời của neo, neo không tạo ra được vòm gia cường tự chịu tải, khối đá phía dưới lớp đá kẹp mềm mất đi tính nguyên vẹn, không có khả năng tự chịu tải và xảy ra sụt
lún ở phạm vi lớn, dẫn đến vị trí lớp đá kẹp mềm xuất hiện tách lớp rõ rệt, khiến cho toàn bộ khối đá phía dưới uốn võng và sụt lún; Ngược lại, nếu tính toán xác định các tham số chống giữ hợp lý, chống giữ kịp thời, tạo dự ứng lực đủ lớn sẽ làm gia tăng cường độ gia cố của khối đá phía dưới có hiệu quả, giữ được tính nguyên vẹn của toàn bộ khối đá phía dưới, khối đá có khả năng tự chịu tải lớn, có thể bảo vệ được lớp đá mềm phía trên không bị phá hủy, ngăn ngừa hiện tượng tách lớp, đường lò sẽ không xuất hiện sự mất ổn định sập đổ nóc.
Hình 4. Hình ảnh biểu thị kết cấu chịu tải khi lớp đá kẹp mềm nằm ở ngoài vùng gia cố neo
Trong thực tế không phải lúc nào cũng đạt được những điều kiện như giả thuyết ở trên khi chống giữ neo hay neo cáp. Do điều kiện địa chất thay đổi liên tục, dọc theo chiều dài của một đường lò có thể xảy ra tất cả các trường hợp như trên. Nếu chúng ta không thường xuyên khảo sát kỹ và đưa ra giải pháp chống giữ phù hợp với từng vị trị khác nhau sẽ không thể ngăn ngừa được nóc lò xảy ra tách lớp và sập đổ đột ngột.
3. Kết luận
Bài báo đã nghiên cứu xây dựng cơ sở thiết lập phương án chống giữ nóc lò theo vị trí lớp đá kẹp mềm với 4 trường hợp: Lớp đá kẹp mềm nằm ở vị trí cố định đầu neo; lớp đá kẹp mềm nằm trong phạm vi gia cố neo; lớp đá kẹp mềm nằm ngoài phạm vi gia cố neo và nằm trong phạm vi trong phạm vi gia cố neo cáp; lớp đá kẹp mềm nằm ngoài phạm vi gia cố neo cáp, đồng thời cũng đề xuất 4 cách thức chống giữ phù hợp với 4 trường hợp tương ứng nhằm giữ ổn định cho nóc lò.
Vị trí lớp đá kẹp mềm là một trong những yếu tố quyết định đến phương thức chống neo cho nóc lò. Kết quả nghiên cứu này là cơ sở giúp các nhà thiết kế, quản lý thi công có thể dễ dàng đánh giá được độ ổn định của nóc lò, dễ dàng điều chỉnh phương án chống giữ một cách linh hoạt và kịp thời sao cho phù hợp với điều kiện thực tế. Đặc biệt khi trong thực tế điều kiện địa chất luôn biến đổi không ngừng khiến cho vị trí lớp đá kẹp mềm ở nóc cũng thay đổi theo.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Vũ Đức Quyết và nnk, 2017. “Nghiên cứu đề xuất giải pháp kỹ thuật chống giữ phối hợp giữa neo và neo cáp chịu lực lớn phục vụ khai thác hầm lò dọc vỉa”, Đề tài nghiên cứu khoa học cấp Bộ, Bộ Công Thương, 103.
[2] 靖洪文 (2014), 大同矿区坚硬顶板静动压巷道稳定控制关键技术, 技术研究报告, 中国矿业大学. [3] 杨吉平 (2013), 薄层状巨厚复合顶板回采巷道锚杆锚索支护理论及应用研究, 博士,，太原理工大学. [4] 杨吉平 (2013), 薄层状煤岩互层顶板巷道围岩控制机理及技术, 博士， 中国矿业大学
[5].Việt Trung, “Đẩy mạnh ứng dụng công nghệ chống vì neo trong hầm lò”,
Vinacomin, http://www.vinacomin.vn/tin-tuc-vinacomin/day-manh-ung-dung-cong-nghe-