Kết cấu cố định của giàn chống khỏc nhau, đó quyết định tớnh năng cố định của 2 loại giàn chống và tớnh thớch ứng điều kiện khai thỏc hạ trần thu hồi than đối với vỉa than dày rất mềm yếu khụng giống nhau.
giữ giàn chống nhỏ, mức độ điều tiết năng lực cú hạn, mức độ tin cậy và tớnh ổn định giàn chống kộm. Căn cứ vào mỏ Khe Chàm III và điều kiện thực tế khai thỏc hạ trần thu hồi than vỉa than dày 14.5 rất mềm yếu thỡ giàn chống này khụng thỏa món yờu cầu sử dụng.
Loại giàn chống hạ trần liờn kết 4 cột cú nhiều ƣu điểm đối với lũ chợ khai thỏc hạ trần thu hồi than vỉa dày rất mềm yếu, tớnh năng chống giữ giàn chống, kớch thƣớc kết cấu cấu kiện, kớch thƣớc vận tải tổng thể tƣơng đối phự hợp, tiết diện thụng giú lớn, cú hai lối ngƣời đi lại, khụng gian ngƣời đi lại thụng thoỏng, năng lực chống vặn mạnh, giàn chống tƣơng đối thành thục, phự hợp với thực hiện quản lý che kớn khoảng trống. Do đặc điểm kết cấu hạn chế, xà núc trƣớc và sau rất lớn, rất dễ dẫn đến cột đứng trƣớc và sau chịu lực khụng đều, làm cho cột trƣớc chịu ỏp lực lớn, cột sau chịu lực nhỏ hoặc bị kộo. Dƣới điều kiện vỉa dày rất mềm yếu, đặc điểm của giàn chống này cú lợi hơn so với giàn chống khỏc, trong thiết kế này, ngƣời ta sẽ ỏp dụng phƣơng phỏp kỹ thuật nhất định để tiến hành cải tiến hạn chế đối với giàn chống loại này.
Giàn chống cơ khớ húa hạ trần loại 4 cột chống cú nhƣợc điểm là thao tỏc phức tạp, kết cấu dầm hỗ trợ gƣơng lạc hậu, cƣờng độ lao động cụng nhõn lớn, lƣợng bụi lớn, hiểm họa về an toàn cao… Nhằm khắc phục những nhƣợc điểm đú, Trung Quốc đó nghiờn cứu ra loại giàn chống dạng 2 cột chống. Ngoài ra cũn đƣa ra cỏc mụ hỡnh kết cấu và cụng thức tớnh toỏn ỏp lực giàn chống loại 2 cột này, từ đú nõng cao độ ổn định và hiệu quả làm việc giàn chống nhƣ: chế tạo cỏc cột chống loại 2 khớp co duỗi, nõng cao khả năng khỏng ỏp lực xung kớch lờn 10%, chế tạo cỏc van xả cấp dịch an toàn lƣu lƣợng lớn 1000L/min và cỏc loại vật liệu chống ăn mũn giàn chống trong mụi trƣờng khai thỏc hầm lũ.
Qua so sỏnh tổng hợp, tỏc giả quyết định dựng giàn chống hạ trần hai cột chống và 2 cột khớp co duỗi.
Đối với 2 đầu ngó ba lũ chợ khu vực cú độ hạ vừng và phỏ hủy của đỏ vỏch xảy ra mónh liệt nờn cần phải thiết kế giàn chống chuyờn dựng chống giữ 2 đầu lũ chợ.
* Tối ƣu húa loại hỡnh kết cấu chủ yếu giàn chống
hai loại là xà núc phõn thể liờn kết xớch và xà núc chỉnh thể (hoàn toàn cứng).
Đoạn trƣớc xà núc phõn thể liờn kết xớch và vỏch tiếp xỳc hiệu quả tốt, kớch thƣớc tổng thể giàn chống vận chuyển nhỏ, nhƣng đoạn trƣớc xà núc phõn thể liờn kết xớch cú lực chống đỡ nhỏ, khụng cú lợi cho việc duy trỡ vỏch và điều khiển lở gƣơng lũ chợ. Do xà núc phõn thể liờn kết xớch và giàn chống khụng cú hoạt động để chống giữ vỏch nờn sự che kớn đối với vỏch là khụng tốt, khụng phự hợp với yờu cầu của lũ chợ hạ trần thu hồi than vỉa khụng ổn định than rất mềm yếu. Ngoài ra cũn cú khoảng hở nhất định giữa cỏc liờn kết của xà núc nờn đối với vỉa than mềm yếu thỡ hiện tƣợng rơi than núc vào lũ chợ là vụ cựng nghiờm trọng.
Đặc điểm của xà núc chỉnh thể là kết cấu đơn giản, tin cậy, lực chống giữ đầu trƣớc giàn chống lớn (so với đầu trƣớc xà núc phõn lớp liờn kết xớch cao hơn gần 10 lần), cú lợi trong việc duy trỡ và điều khiển hiện tƣợng lở gƣơng. Đồng thời xà núc cứng tiếp cận toàn bộ chiều dài với vỏch nờn cú thể dễ hoạt động để chống giữ vỏch, rất tốt đối với sự che lấp kớn của vỏch.
Căn cứ vào điều kiện kỹ thuật của vỉa than 14.5, đặc biệt là cú tớnh đến khả năng che kớn và tớnh ứng dụng của lũ chợ khai thỏc hạ trần thu hồi vỉa than khụng ổn định và mềm yếu, do đú lựa chọn dựng loại giàn chống loại xà núc chỉnh thể.
- Tăng hành trỡnh co duỗi của kớch đẩy thủy lực.
- Áp dụng lắp đặt cơ cấu nõng đế. Để nõng cao tớnh thớch ứng của loại giàn chống này đối với lũ chợ khai thỏc hạ trần vỉa than khụng ổn định rất mềm yếu nờn ỏp dụng lắp đặt kớch đẩy thủy lực để nõng đế giàn chống. Tỏc dụng chủ yếu của cơ cấu nõng đế là khi giàn chống di chuyển đế giàn đƣợc nõng lờn phớa trƣớc giảm thiểu đƣợc ỏp lực lờn đế giàn và nõng cao đƣợc tốc độ di chuyển, cơ cấu nõng đế cú hiệu quả nõng cao tớnh thớch ứng của giàn chống đối với lũ chợ cú trụ mềm yếu, cũng là một trong những phƣơng phỏp quan trọng đảm bảo thực hiện khai thỏc hiệu quả cao.
- Áp dụng giàn chống cú đế chỉnh thể, giảm thiểu ỏp lực xuống đỏ trụ (nền lũ). Hỡnh thức kết cấu đế giàn chống cú phõn thành hỡnh thức chỉnh thể và hỡnh thức phõn thể. Đế hỡnh thức phõn thể do hai bộ phận hợp thành, tớnh năng cõn bằng đỏ tốt, tớnh thớch ứng đối với đỏ trụ nhấp nhụ khụng bằng phẳng rất tốt, nhƣng tớnh ổn định kộm. Đế giàn hỡnh thức chỉnh thể tớnh ổn định tốt, cƣờng độ cao, khụng dễ thay đổi.
+ Hoàn thiện tớnh năng che kớn khoảng hở của giàn chống.
(1) Xỏc định kết cấu che kớn khoảng hở chống giữ phớa trƣớc của giàn chống. Tấm đỡ phớa trƣớc của xà giàn chống cú kết cấu là xà co duỗi, kết cấu xà co duỗi thụng thƣờng là theo hƣớng của “hỡnh thức găng tay”, liờn kết chỉnh thể phớa trƣớc và kết cấu phõn thể phớa sau. Loại kết cấu này cú khả năng che kớn khoảng hở kộm, chiều rộng của bộ phận hở là 50mm nờn khụng thể đỏp ứng yờu cầu che kớn khoảng hở của vỏch lũ chợ là loại đất đỏ rất mềm yếu.
Khi chế tạo và thiết kế giàn chống loại xà co duỗi này, đầu tiờn phải ỏp dụng kết cấu chỉnh thể che kớn toàn bộ khụng những đỏp ứng đƣợc yờu cầu của xà co duỗi với hành trỡnh lớn mà cũn thực hiện đƣợc yờu cầu che kớn đƣợc toàn bộ phạm vi mà xà núc di chuyển, đồng thời tăng đƣợc chiều rộng theo phƣơng ngang, cú hiệu quả đối với khai thỏc lũ chợ cú vỏch rất mềm yếu, đồng thời cũng đỏp ứng đƣợc yờu cầu che kớn giữa cỏc giàn chống.
(2) Xỏc định kết cấu che kớn khoảng hở giữa dầm núc và tấm chắn núc của giàn chống. Trong quỏ trỡnh nõng hạ giàn chống, dầm núc cú một phần vận động quay tƣơng đối với tấm chắn núc trƣớc gƣơng lũ chợ nờn trờn kết cấu phải tồn tại một sự lắp đặt nhất định vỡ thế tạo thành khe hở.
Dƣới điều kiện vỉa than rất mềm yếu, than núc cú thể rơi qua khe hở này của giàn chống vào trong lũ chợ và làm cho cụng tỏc quản lý đỏ vỏch lũ chợ khú khăn hơn.
Hỡnh 3.4 Kết cấu co duỗi thụng thƣờng của giàn chống
Hỡnh 3.5 Kết cấu tổng thể của giàn chống khi dầm co hoàn toàn
Về cơ bản loại giàn chống cú kết cấu nhƣ vậy đỏp ứng đƣợc khoảng khụng gian co duỗi hợp lý, ỏp dụng kết cấu che kớn cú thể quay, thỏa món đƣợc yờu cầu che kớn ở cỏc trạng thỏi dƣới điều kiện chế tạo này
Hỡnh 3.6 Kết cấu khe hở giữa dầm núc và tấm chắn núc
Hỡnh 3.7 Kết cấu che kớn khe hở giữa dầm núc và tấm chắn núc
(3) Xỏc định kết cấu che kớn giữa xà chắn (đỡ) và dầm xà núc. Do kết cấu thu hồi than núc của xà chắn phải dịch chuyển nờn điểm kết nối giữa dầm xà núc và xà chắn là điểm chuyển động trung tõm, vỡ thế trờn kết cấu về chế tạo cú một tồn tại nhất định đú là khe hở giữa hai bộ phận này. Dƣới điều kiện lũ chợ hạ trần thu hồi than núc vỉa dày than rất mềm yếu thỡ khe hở sẽ bị than lọt qua và rơi vào khụng gian trong lũ chợ. Loại giàn chống này về cơ bản đảm bảo đƣợc kết cầu che kớn khe hở này hợp lý, dựng kết cấu che kớn cú thể quay, đỏp ứng đƣợc yờu cầu che kớn ở cỏc trạng thỏi với điều kiện chế tạo này.
Hỡnh 3.8 Kết cấu che kớn giữa xà chắn và dầm xà núc
(4) Xỏc định kết cấu che kớn khoảng hở giữa cỏc xà chắn của cỏc giàn chống gần nhau. Dƣới điều kiện bỡnh thƣờng, cơ cấu thu hồi than núc của xà chắn chống giữ vỏch là cố định, nếu khoảng cỏch giữa cỏc xà chắc của hai cột gần nhau là 1.5m tớnh từ trung tõm thỡ hai xà chắn tồn tại một khe hở là 120mm. Kết cấu chắn vỏch của cạnh xà chắc là đơn giản, dƣới điều kiện than tƣơng đối cứng thỡ cú thể đỏp ứng đƣợc yờu cầu hạ trần than, nhƣng dƣới điều kiện khai thỏc vỉa dày than mềm yếu thỡ than sẽ lọt qua khe hở này vào trong khụng gian lũ chợ.
Về cơ bản loại giàn chống cú kết cấu nhƣ vậy sẽ đảm bảo khe hở hợp lý, ỏp dụng kết cấu che chắn vỏch của xà núc cú thể hoạt động, thỏa món đƣợc yờu cầu che kớn ở cỏc trạng thỏi dƣới điều kiện chế tạo này.
Hỡnh 3.9: Khoảng hở giữa cỏc xà chắn của cỏc giàn chống gần nhau
Hỡnh 3.10 Kết cấu che kớn vỏch giữa cỏc xà đỡ (chắn) của cỏc giàn chống
gần nhau
Giàn chống lũ chợ chọn dựng giàn chống hạ trần kiểu che chắn, chống giữ. Từ cỏc yếu tố trờn lựa chọn giàn chống cho lũ chợ cơ giới húa 14.5-5:
Bảng 3.2: Bảng thụng số kỹ thuật của giàn chống trung gian ZFY5000/16/28
Bảng 3.3: Bảng thụng số kỹ thuật của giàn chống quỏ độ ZFG6200/17/30
Bảng 3.4: Bảng thụng số kỹ thuật của mỏng cào SGZ 630/264
Độ dài thiết kế 180m Độ dài xuất xƣởng 152m Lƣợng vận chuyển 450t/h Tốc độ chuyển động xớch mỏng cào 1.03m/s Động cơ Kớ hiệu YBSD-132-65-4/8 Cụng suất 132/65KW Điện ỏp 1140V Tốc độ chuyển động 1485/741r/min Bộ giảm tốc Kớ hiệu MS3H70C
Cụng suất đầu vào 132KW
Tỉ lệ truyền 35.342
Xớch mỏng cào
Kiểu Xớch đụi trung bỡnh
Qui cỏch xớch φ26ì92mm-C
Lực căng đứt xớch ≥850KN
Khoảng cỏch giữa cỏc mỏng cào 1140mm Mỏng giữa
Kiểu Kết cấu đỏy bớt kớn hàn đỳc
Dài * rộng trong * cao 1500ì588ì262mm
Phƣơng thức kết nối Chuụng
Cơ cấu dẫn Độ uốn ngang ±1
o
Trong quỏ trỡnh thi cụng lắp đặt giàn chống và mỏy khấu sử dụng cột thuỷ lực đơn DW-28, DW-35 kết hợp xà hộp HDFBC-3600 và xà HDFBC-1200. Ngoài ra trong quỏ trỡnh khai thỏc cột chống thuỷ lực đơn và xà hộp đƣợc sử dụng để chống tăng cƣờng lũ chuẩn bị hoặc xử lý sự cố trong lũ chợ.
3.4. HỘ CHIẾU CHỐNG GIỮ Lế CHỢ
3.4.1. Tớnh toỏn kiểm tra Trở lực làm việc của dàn chống:
* Phương phỏp 1: Tớnh toỏn dựa trờn sổ tay thiết kế cụng trỡnh hầm lũ, NXB Cụng nghiệp than - trang 1003
cos 8 , 9 S h P (kN)
Trong đú: P : Trở lực làm việc của dàn chống, kN; S : Diện tớch chống đỡ vỏch của dàn chống, m2; S = L.B = 3,6ì1,5 = 5,4 m2 L: Chiều dài xà núc dàn chống, L=3,6 m; B: Khoảng cỏch tõm dàn chống; B=1,5m; : Trọng lƣợng thể tớch của vỏch trực tiếp, = 2,6 T/m3 ;
h: Chiều dày lớp đỏ vỏch trực tiếp sập đổ, m ; h= m/(k-1); m
M: Chiều cao khai thỏc (khấu gƣơng & thu hồi), m; M = mk.k + mth.kth = 2,6 ì 0,95 +5,4 ì 0,75 = 6,52m mk: Chiều cao khấu; mk = 2,6m;
k: Hệ số khai thỏc; k = 0,95;
mth: Chiều dày lớp than hạ trần; mth=5,4m; kth: Hệ số thu hồi; kth = 0,75
K: Hệ số nở rời của đỏ vỏch, K = 1,35;
: Gúc dốc vỉa trung bỡnh, =100
;
Thay cỏc giỏ trị vào ta đƣợc: P = 2069 kN.
Khi dàn chống chịu lực tỏc dụng khụng đồng đều, cần tớnh toỏn thờm hệ số an toàn Kt = 1,5~2, chọn Kt = 1,75.
Vậy Trở lực làm việc của dàn chống P = 2069 ì 1,75 = 3620,1kN
Pmax = 1939 +2,2H +471f+155/Md (KN) (bài giảng Cụng nghệ khai thỏc CGH đồng bộ thu hồi than núc-Tr61)
Trong đú:
H: Chiều sõu khai thỏc, H=312m f :Độ kiờn cố của than, f=1
Md : Chiều dày đỏ vỏch, Md =8m.
Thay cỏc giỏ trị vào ta đƣợc: Pmax = 1939 +2,2*312 +471*1+155/8 Pmax =3115kN< 5000 kN
Xem xột tổng hợp hai phƣơng phỏp tớnh toỏn kiểm tra trở lực làm việc của dàn chống, ta thấy dàn chống tự hành cú trở lực làm việc là 5000kN và 6200kN hoàn toàn đảm bảo yờu cầu.
3.4.2. Kiểm tra khả năng lỳn dàn chống xuống nền lũ chợ
Căn cứ kết quả đo đạc xỏc định cƣờng độ khỏng lỳn tại vỉa 7 là kl = 44,8 Mpa = 2448KG/cm2.
Căn cứ đặc tớnh kỹ thuật của dàn chống ZFY5000/16/28 cú cƣờng độ khỏng nền là 0,8Mpa.
Theo sơ đồ cụng nghệ khai thỏc đề xuất, lũ chợ khai thỏc bỏm trụ vỉa và hạ trần than núc, trong quỏ trỡnh khai thỏc cú thể xảy ra trƣờng hợp lũ chợ cơ giới hoỏ khấu bỏ trụ và đi trờn nền than, nền sột than. Tuy nhiờn, trong cả hai trƣờng hợp, than và đất đỏ đều cú cƣờng độ khỏng lỳn lớn hơn cƣờng độ khỏng nền của dàn tự hành nờn khụng xảy ra hiện tƣợng cỏc dàn bị lỳn xuống nền lũ.
3.4.3. Chiều cao kết cấu lớn nhất của giàn chống（Hmax）
Hmax=mmax+S1
Trong đú：
mmax - Chiều cao khấu lớn nhất của vỉa than，lấy 3,2m；
S1 - Chiều dày sập đổ than hoặc vỏch giả lấy bằng 0.1~0.3m；
Đối với vỉa dày hoặc đỏ vỏch ổn đỉnh, lấy giới hạn dƣới；đối với vỉa dày hoặc đỏ vỏch ổn định trung bỡnh trở xuống, lấy giới hạn trõn; khi vỏch giả dễ sập đổ, phải xem xột đặc biệt.
3.4.4. Chiều cao kết cấu thấp nhất của giàn chống （Hmin）
Chiều cao kết cấu thấp nhất của giàn chống, để đỏp ứng yờu cầu khối lƣợng đất đỏ vỏch sập xuống, đồng bộ với mỏy khấu và vận chuyển cả giàn, cú thể căn cứ vào tỡnh hỡnh cụ thể để tớnh toỏn.
Hmin=mmin-S-a，m
Trong đú：
mmin-Chiều cao khấu nhỏ nhất của mỏy khấu，m；
S-Khối lượng sập đổ lớn nhất của đất đỏ trong phạm vi điều khiển đỏ
vỏch，m；
a-Khối lượng cú thể co rỳt khi dỡ tải giàn chống di chuyển về phớa trước, thường lấy 0.05m.
Đối với tỡnh hỡnh thụng thƣờng, chiều cao kết cấu nhỏ nhất của giàn chống phải nhỏ hơn 0.2~0.35m chiều cao khấu khỏ nhất
Hmin=mmin-（0.2~0.35）=1,8-（0.2~0.35）=1,45~1,6 m。
Từ phõn tớch ở trờn, chiều cao lớn nhất của giàn chống thủy lực lấy 3,5m, chiều cao nhỏ nhất lấy 1,45m.
3.4.5. Tớnh toỏn lƣu lƣợng giú cho lũ chợ:
a) Lưu lượng giú cung cấp cho lũ chợ.
Lƣu lƣợng cung cấp cho lũ chợ tớnh theo 3 yếu tố sau :
a. Theo độ xuất khớ CH4:
Lƣu lƣợng giú theo độ xuất khớ mờ tan xỏc định theo cụng thức: ) / ( ; * 60 * 24 100 * * . 3 4 1 m ph C T q Q CH
Trong đú : qCH4- Độ xuất khớ mờ tan của vỉa, qCH4 = 10 m3/T.ng.đờm T - Sản lƣợng lũ chợ một ngày đờm, T = 2100 T/ ng.đờm
C - Hàm lƣợng khớ CH4 cho phộp khu vực làm việc, d = 1,0%. Thay cỏc giỏ trị vào cú: Q1 = 1458 m3/ph = 24m3/s
b. Theo số người làm việc đồng thời