7. Cấu trúc luận văn nghiên cứu
4.4. Tính tốn tham số chống neo cho đường lị dọc vỉa thơng gió lị chợ
4.4.1. Xác định tham số của neo
4.4.1.1. Tính khả năng mang tải của vì neo[10]
a. Tính theo khả năng chịu kéo của thanh cốt neo Pc
Khả năng chịu kéo của thanh neo (Pc) được tính theo cơng thức:
Pc = Fc. Rk . klv (4.1)
Trong đó:
Fc - Tiết diện thanh cốt neo, Fc = .R2
,m2; R - Bán kính thanh neo, R = 0,01m;
Rk - Khả năng chịu kéo của thép neo, thép nhóm A-II: RK = 27000 T/m2; klv - Hệ số làm việc của thanh neo, klv = 0,9.
Thay số vào công thức (4.1) ta được: Pc = 7,63 T
b. Tính khả năng chịu lực của thanh neo theo điều kiện bám dính giữa cốt neo với chất dẻo
PCB = .dn.1.lz.kz.klvz (4.2)
Trong đó:
dn - Đường kính thanh neo, dn = 0,02m;
1 - Lực dính kết giữa thanh neo và chất dẻo, theo kết quả thí nghiệm 1 =
7.102 T/m2;
lz - Chiều dài khoá neo, lz = 0,3m;
kz - Hệ số điều chỉnh chiều dài khoá neo; với lz = 0,3 thì kz = 0,58;
klvz - Hệ số về điều kiện làm việc khoá neo; với lỗ neo ẩm ướt thì klvz = 0,68. Thay số vào công thức (4.2) ta được; PCB = 5,2 T.
c. Tính khả năng chịu lực của thanh neo theo điều kiện dính bám giữa chất dẻo với đất đá
PBD = .dlk.2.lz.kz.klvz (4.3)
Trong đó:
2 - Lực dính kết chất dẻo và đất đá, theo kết quả thí nghiệm 2 = 5.102
T/m2;
lz - Chiều dài khoá neo, lz = 0,3m;
kz - Hệ số điều chỉnh chiều dài khoá neo; với lz = 0,3 thì kz = 0,58
klvz - Hệ số về điều kiện làm việc khố neo; với lỗ neo ẩm ướt thì klvz=0,68 Thay vào cơng thức (4.3) ta được: PBD = 5,57 T.
* Kết luận: Chọn khả năng chịu lực của vì neo: Pn = PCB = 5,2 T để tính tốn mật độ neo và khoảng cách vì neo.
4.4.1.2. Tính chiều dài thanh neo[10]
Chiều dài thành cốt neo được tính theo như sau:
ln = b + 1,5.lk + lđ , m (4.4) Trong đó:
ln - Chiều dài thanh neo, m;
lk - Chiều dài phần khóa neo, lk = 0,3m lđ - Chiều dài đuôi neo, lđ = 0,1m;
b - Chiều cao vòm phá hủy của nóc lò được xác định theo phương pháp Ximbarevic . 1 = 90 - a+ h tg 2 b f , m (4.5) Trong đó:
a - Nửa chiều rộng đường lò, a = 1,65m; h - Chiều cao đường lị, h = 2,87m;
- Góc ma sát trong của đá nóc, = 260; f - Hệ số kiên cố của đất đá nóc, f = 2.
Thay vào công thức (4.5) ta được: b = 1,61m * Vậy chiều dài thanh neo ln = 2,16m.
Mật độ neo là số neo trên một mét vng nóc và hơng lò được tính tốn theo cơng thức [10]: v p N q .n S = P , neo/m 2. (4.6) Trong đó: qn - Áp lực nóc; qn = b. T/m2 ;
- Dung trọng của đá, = 2,6 T/m3; qv = 1,61.2,6 = 4,18 T/m2; np - Hệ số vượt tải lấy bằng, np = 1,1;
Pn - Khả năng chịu lực thấp nhất của vì neo, Pn = 5,2 T. Thay vào công thức (2.7) ta được: S = 0,88 neo/m2
4.4.1.4. Tính khoảng cách giữa các neo
Khoảng cách giữa các neo (a1) được tính theo cơng thức [10]:
1
1 a =
S, m (4.7)
Trong đó: S - Mật độ neo, neo/m2. Suy ra a1 = 1,06 m
Bảng 4.3. Bảng xác định các thông số hộ chiếu chống neo CDCT
TT Nội dung Đơn vị Kí hiệu Giá trị
1 Chiều cao sụt lở theo Tximbarevic m B 1,61
- Chiều rộng nửa đường lò đào m A 1,65
- Chiều cao đường lò đào m h1 2,87
- Góc ma sát trong của đất đá radia 26o
- Hệ số kiên cố của đất đá - F 2
2 Chiều dài thanh neo m ln 2,16
- Chiều dài phần khoá neo m lk 0,3
- Chiều dài phần đuôi neo m lđ 0,1
TT Nội dung Đơn vị Kí hiệu Giá trị
- Dung trọng đất đá T/m3 2,6
4 Mật độ neo neo/m2 S 0,88
- Hệ số vượt tải nóc - np 1,1
- Khả năng chịu tải của vì neo T/neo Pn 5,2
5 Khoảng cách giữa các neo m A 1,06
Trên cơ sở kết quả tính tốn chiều dài neo và mật độ neo, để đảm bảo độ an tồn và thuận tiện trong q trình thi cơng ta có thể chọn các thơng số kỹ thuật của đường lò chống neo như sau:
Bảng 4.4. Các thơng số kỹ thuật của vì neo CDCT lò DVTG 31101
№ Thông số Đơn vị Giá trị
1 Loại chất dẻo - IMSAT CK-2335
2 Đường kính túi chất dẻo mm 23
3 Chiều dài thỏi chất dẻo mm 350
4 Đường kính lỗ khoan neo mm 30
5 Đường kính cốt thép mm 20
6 Cốt thép gờ loại AII có k> MPa 335
7 Chiều dài thanh neo mm 2100
8 Bước chống neo mm 800
9 Khoảng cách giữa các neo trong 1 vòng mm 800
10 Số neo cho 1 vòng neo 09
11 Lưới thép AI-6, 100x100, khổ 2000x1100 Tấm 5
4.4.2. Tính tốn tham số của neo cáp [11]
Chiều dài neo cáp được tính tốn theo cơng thức sau:
L = La + Lb + Lc (4.8)
Trong đó:
L - Tổng chiều dài neo cáp, m;
La - Chiều dài neo gia cố vào tầng đất đá ổn định, thường lấy bằng (La = 1,5 2,0m);
Lb - Chiều dài làm việc hiệu quả của neo cáp (lấy bằng chiều rộng đường lò, Lb = 3,3m);
Lc - Chiều dài nhơ ra khỏi biên lị, Lc = 0,3m; Thay vào công thức (4.8) ta được: L = 5,6m
Để tăng độ an toàn và phù hợp với điều kiện địa chất vách vỉa chọn L = 6,3m.
4.4.2.2. Khoảng cách giữa hàng neo cáp
Khoảng cách giữa hai hàng neo cáp được xác định dựa vào điều kiện phải chịu được trọng lượng lớp than nóc mất ổn định(vách), với khoảng cách các hàng neo cáp tính theo cơng thức sau [11]:
k Bh S a 4 3 2 , m (4.9) Trong đó: S2 - Khoảng hàng neo cáp, m; B - Chiều rộng đường lò, B = 3,3m;
h - Chiều dày lớp than không ổn định cần thiết phải treo vào lớp đất đá ổn định (đối với than lấy bằng chiều rộng lò B);
γ - Trọng lượng thể tích lớp đất đá, than trên phía nóc lò, 16KN/m3; [σa] - Lực kéo đứt của một thanh neo cáp, [σa] = 353KN;
k - Hệ số an toàn (k = 0,3 0,5), chọn k = 0,5. Thay vào công thức (4.9) ta được: S2 = 3,68m
+ Thông thường theo kinh nghiệm thực tế thi công cũng như thiết kế khi kết hợp neo cốt thép với neo cáp thì người ta thường chọn khoảng cách giữa các hàng neo cáp gấp 2 đến 3 lần so với khoảng cách giữa các hàng neo thép.
→ S2 =1,6 m.
4.4.2.3. Số lượng neo cáp trên một vòng neo
Số neo cáp trên một vòng neo được tính như sau [11]:
N = KW/P (4.10)
N - Số lượng neo trên một vòng neo, thanh K - Hệ số an tồn thơng thường lấy K = 1.1÷ 1.2
P - Lực thấp nhất gây dứt cáp không được nhỏ hơn 250 kN
W - Trọng lượng phần đá được treo vào lớp đất đá cứng vững, kN
W = B × h × γ × S2 (4.11)
B - Chiều rộng đường lò, B = 3,3m;
γ - Trọng lượng riêng của lớp than, đá được treo, KN/m3
h - Độ dày lớp đá, than được treo (đối với than có thể lấy bằng chiều rộng lị B), h = B= 3,3m
S2 - Khoảng cách giữa hàng neo cáp, S2 = 1,6m
Thay vào công thức (14.11) và (4.10) ta được: W = 278,7 kN; N = 1,63 Theo kinh nghiệm số neo cáp trong một vịng neo: với đường lị có chiều rộng < 3m bố trí hai neo cáp trên nóc lò; đối với đường lị có chiều rộng > 3m bố trí hai hoặc ba neo cáp trên nóc lò. Đường lị DVTG 31101 có chiều rộng 3,3m như vậy ta chọn như sau: một vòng 2 neo một vịng 3 neo bố trí so le nhau.
4.4.2.4. Khoảng cách giữa hai neo cáp
Khoảng cách hai neo được tính theo cơng thức sau:
b = 0,85B/N (4.12)
Trong đó:
N - số neo cáp/1 vòng neo
Từ các kết quả trên thay số vào công thức (4.12) ta được: b = 1,4m. Để đảm bảo an toán ta lấy b = 1,6m.
Bảng 4.5. Tổng hợp kết quả tính tốn chiều dài neo cáp
STT Nội dung Ký hiệu Đơn vị Giá trị
1 Chiều dài thanh neo cáp L m 6,3
- Chiều dài neo gia cố vào tầng đất đá ổn
định La m 2,0
- Chiều dài làm việc hiệu quả của neo cáp Lb m 3,3
- Chiều dài nhơ ra khỏi biên lị Lc m 0,3
2 Khoảng cách giữa hàng neo cáp S2 m 1,6
- Chiều rộng đường lò B m 3,3
- Chiều dày lớp than không ổn định cần
thiết phải treo vào lớp đất đá ổn định h m 3,3
- Trọng lượng thể tích lớp đất đá, than trên
phía nóc lị, γ KN/m3 16
- Lực kéo đứt của một thanh neo cáp [σa] KN 353
- Hệ số an toàn k - 0,5
3 Số lượng neo cáp trên một vòng neo neo 1,63
- Hệ số an toàn K - 1,2
- Lực thấp nhất gây dứt cáp P kN 200
- Trọng lượng phần đá được treo vào lớp đất
đá cứng vững W kN 278,7
4 Khoảng cách giữa hai neo cáp b m 1,6
- Số neo cáp/1 vòng neo N neo 3
- Chiều rộng đường lò B m 3,3
Trên cơ sở kết quả tính tốn chiều dài neo và mật độ neo, để đảm bảo độ an tồn và thuận tiện trong q trình thi cơng ta có thể chọn các thông số kỹ thuật của đường lò chống neo cáp cho đường lò dọc vỉa than thông gió 31101 như Bảng 4.6.
Bảng 4.6. Các thông số kỹ thuật của neo cáp
STT Thông số Đơn vị Giá trị
1 Loại chất dẻo - IMSAT CK-2335
2 Đường kính thỏi chất dẻo mm 23
3 Chiều dài thỏi chất dẻo mm 350
4 Đường kính lỗ khoan neo mm 30
5 Đường kính neo cáp mm 17.8
6 Chiều dài thanh cáp mm 6300
7 Chiều sâu lỗ khoan neo cáp mm 6000
8 Khoảng cách giữa các vòng neo mm 1600
9 Số neo cho 1 vòng neo 3
Từ kết quả tính tốn bố trí neo trên mặt cắt ngang và mặt cắt dọc đường lò như sau: 9 neo thường với đường kính 20mm, chiều dài neo 2,1m được bố trí đều trên biên đường lò với khoảng cách trong vòng bằng khoảng cách hàng và bằng 800 mm, mỗi lỗ nạp 2 thỏi chất dẻo dài 35cm. Neo cáp chiều dài 6,3m đường kính 17,8 mm, sử dụng 7 thỏi chất dẻo dài 35cm bố trí so le một vòng 3 neo, một vòng 2 neo. Lưới thép sử dụng lưới thép hàn có đường kính 6 mm hàn với mặt lưới 100 x 100 mm chiều dài tấm lưới bằng 2m, chiều rộng tấm lưới bằng 1,1m. Hộ chiếu chống giữ đường lò dọc vỉa thông gió 31101 thể hiện trên hình 4.1 và 4.2. Trong q trình thi cơng, tùy thuộc vào điều kiện địa chất cập nhật thực tế có thể điều chỉnh hộ chiếu chống. Cụ thể: có thể thay đổi số lượng neo trong vòng, khoảng cách các neo, khoảng cách các vì neo sao cho phù hợp.
Hình 4.1. Mặt cắt ngang hộ chiếu chống neo
Hình 4.2. Mặt cắt dọc hộ chiếu chống neo
4.5. Tổ chức thi công chống lị bằng vì neo cho đường lị DVTG 31101
4.5.1. Quy trình kỹ thuật thi cơng chống lị bằng vì neo cho đường lị dọc vỉa thơng gió 31101 thơng gió 31101
Bước 1: Công tác chuẩn bị trước khi khoan lỗ neo cốt thép
Neo CDCT 20 a1xb1=800x800, L=2100
Thiết bị, vật tư phục vụ thi cơng: máy khoan neo nóc, hơng lị, bộ chịong
19 (có chiều dài từ 1,02,0 m; 2,4 m), mũi khoan 30, máy siết thanh neo, máy
siết vặn bu lông, máy cắt thanh neo, bộ rút thử tải.
Vật tư thi công: Thỏi chất dẻo, bộ thanh neo thộp (thanh neo, bu lông,
đệm cầu, tấm lưới thép 6).
Chuẩn bị hiện trường khoan neo: Trước khi tiến hành khoan lỗ neo, Phó
quản đốc trực ca, gương trưởng và thợ khoan chính phải tổ chức làm lần lượt các công việc sau: đứng ở vị trí an tồn dùng chịong cầy chọc, cậy đá om trên nóc, hông lò, gương lò nếu cịn sót. Dọn sơ bộ vị trí thực hiện thao tác khoan neo, sau đó quan sát xác định hướng cắm của vách đá để bố trí lỗ khoan neo, đánh dấu vị trí các lỗ khoan neo, đảm bảo mật độ khoản cách giữa các lỗ khoan vì neo theo hộ chiếu chống lị trong biện pháp thi cơng được duyệt. Chọn hướng khoan lỗ neo, đảm bảo các lỗ vì neo phải xuyên qua nhiều lớp đá nhất; lỗ khoan không nằm trong mặt lớp phân cách giữa các lớp đá.
Bước 2: Thi cơng lỗ khoan neo thực hiện theo trình tự khoan hết các lỗ khoan
neo nóc đến các lỗ khoan neo hơng
Kiểm tra lắp ráp các đường ống, đây dẫn vào máy khoan, mở máy khoan
để chạy thử khơng tải để kiểm tra máy, khí nén, nước;
Thợ khoan chính và thợ khoan phụ định vị máy khoan tại điểm thi cơng,
đảm bảo khoan đúng vị trí đó đánh dấu và theo đúng hướng khoan đó chọn theo thiết kế;
Cơng tác khoan neo nóc: lắp chịong khoan vào máy và khoan lấy dấu tại
vị trí đó đánh dấu. Đầu tiên khoan với tốc độ chậm để tạo lỗ, sau đó khoan nhanh dần lên (tốc độ khoan phải điều chỉnh phụ thuộc vào độ cứng và cấu trúc của khối đá);
Công tác khoan neo hơng: Sau khi lắp chịong khoan vào máy và khoan
lấy dấu tại vị trí đó đánh dấu. Đầu tiên lắp chòong khoan ngắn 1,0m, khi khoan hết chiều dài chòong khoan ngắn tiến hành lắp chòong khoan dài 2,02,4 m để
khoan cho tới khi khoan hết chiều dài lỗ khoan neo;
Kiểm tra lại chiều dài các lỗ khoan, thổi sạch phoi, nước trong lỗ khoan
bằng khí nén, nút các lỗ khoan neo bằng cọc gỗ. Chuẩn bị trải lưới thép, lắp đặt thanh neo vào lỗ khoan.
Bước 3: Trải lưới thép, lắp đặt thanh neo nóc lị:
Gồm 34 cơng nhân khai thác (2 công nhân đứng trên đống than đá hoặc sàn thao tác đảm bảo chiều cao phù hợp trải lưới thép hỗ trợ việc lắp thanh neo 12 công nhân ở dưới làm nhiệm vụ chuyển lưới thép, vận hành khoan lắp đặt thanh neo).
Thao tác trải lưới thép: chuyển ghế cơng tác đến vị trí thi cơng, kê kích
chắc chắn. Trong khi cơng nhân đứng trên ghế thao tác dựng chịong cầy cậy đầu lưới thép (đầu sát với gương lò chưa lắp neo) của chu kỳ trước tách ra khỏi biên lò, 2 cơng nhân đứng dưới nền lị chuyển lưới thép lên để công nhân trên ghế thao tác trải lên nóc lò sao cho đầu tấm lưới thép của chu kỳ trước nằmchồng phía dưới đầu tấm lưới của chu kỳ đang lắp 1 đoạn 10cm; đoạn lưới chồng lên nhau sẽ dùng dây thép 3 buộc liên kết lại với nhau.
Thao tác lắp đặt thanh neo: lắp lần lượt các thanh neo từ đỉnh vòm đều
ra hai bên hơng lị;
Sau khi chỉnh lại tấm lưới nóc vừa trải đúng vị trí, 2 cơng nhân đứng phía
dưới dùng 2 bích gỗ đánh căng, ép chặt tấm lưới thép vào biên lị;
Hai cơng nhân bên dưới chuyển máy khoan đã lắp đầu khẩu (tuýp xiết neo)
vào vị trí lắp đặt thanh neo, cơng nhân đứng trên ghế thao tác đưa các thỏi chất dẻo vào lỗ khoan sau đó dùng thanh cốt neo (thanh cốt neo đó lắp đủ đệm cầu, tấm bản mã, long đen nhựa, long đen sắt vặn đai ốc vào phần ren đuôi thanh neo) đẩy dần các thỏi chất dẻo vào trong lỗ khoan đến khi thỏi chất dẻo đầu tiên chạm đáy lỗ khoan thì dừng lại;
Đưa phần đuôi neo vào máy khoan sao cho ê cu nằm vừa trọn trong đầu
khoan, ban đầu cho máy quay với tốc độ chậm (bằng 50 % tốc độ lớn nhất) để thanh neo vừa quay, vừa khuấy trộn chất dẻo, vừa tịnh tiến vào sâu trong lỗ neo,