Đặc tính khả năng sử dụng vì neo chống giữ đường lò đào trong than

7. Cấu trúc luận văn nghiên cứu

2.4. Đặc tính khả năng sử dụng vì neo chống giữ đường lò đào trong than

Mục đích chính của cơng tác thiết kế chống giữ các đường lò đào trong khối than là giúp khối than tự chống giữ chính bản thân nó. Điều này rất phù hợp với khái niệm sử dụng các kết cấu gia cố làm thành một phần bên trong của khối than, ví dụ như kết cấu chống neo. Neo vừa có tác dụng gia cố đồng thời huy động được độ bền vốn có của khối than nhờ chúng đã hạn chế được sự dịch chuyển tương đối giữa những khối than riêng lẻ. Sự dịch chuyển của các khối than được ngăn chặn chủ yếu bằng các thanh neo cắm qua các khe nứt nằm giữa chúng.

Sự phá huỷ của hệ thống gia cố neo đôi khi là do các đặc tính vật liệu của chính kết cấu neo. Tuy nhiên, số lượng các trường hợp như vậy không đáng kể so với những trường hợp phá huỷ gây ra do nguyên nhân từ quá trình lắp đặt neo.

Các nguyên nhân chủ yếu gây ra phá huỷ neo bao gồm:

 Lựa chọn hệ thống neo khơng hợp lý;  Vị trí lỗ khoan khơng phù hợp;

 Lỗ khoan quá dài hoặc quá ngắn;  Đường kính lỗ khoan khơng chính xác;  Lỗ khoan không được rửa sạch;

 Lượng vữa nhét vào khơng đủ;  Chiều dài dính kết khơng đủ;  Thép bị bẩn;

 Sử dụng vữa quá hạn;

 Hỗn hợp trộn khơng phù hợp;

 Đường ống khí nén bị hỏng khơng đủ áp lực xoay khoan trộn vữa và đẩy

chân ben máy khoan;

 Khơng bịt kín hồn tồn miệng lỗ khoan;

 Khơng làm trơn (bôi mỡ) các đai ốc, vòng đệm và các ren của chúng;  Quy trình lắp đặt khơng phù hợp;

 Khơng thực hiện đầy đủ thí nghiệm kiểm tra;  Khơng có q trình đánh giá hiệu quả gia cố;

2.5. Nhận xét

Nguyên lý chống giữ đường lò trong than đá đã được nhiều tác giả trong và ngoài nước tiến hành nghiên cứu, mỗi nguyên lý chỉ phù hợp trong điều kiện nhất định, chính vì vậy cần dựa vào điều kiện cụ thể hiện trường để lựa chọn nguyên lý chống giữ cho phù hợp.

Các loại vì neo chống giữ các đường lò trong than cũng giống như các loại vì neo chống giữ các đường lò trong đá nhưng hiện này chủ yếu sử dụng loại vì neo dính kết vì loại neo này có tính ưu việt hơn các loại vì neo khác.

CHƯƠNG 3

ĐIỀU KIỆN ĐỊA KỸ THUẬT XÂY DỰNG CỦA ĐƯỜNG LỊ DỌC VỈA THƠNG GIÓ 31101

3.1. Điều kiện kỹ thuật địa chất đường lị dọc vỉa thơng gió lị chợ 31101 [4]

Đường lị dọc vỉa thơng gió 31101 có tổng chiều dài là 313m. Thời gian tồn tại của đường lị dự kiến 2 ÷ 3 năm, (Sđ = 9,3m2) . Dự kiến đường lò chống giữ bằng neo kết hợp lưới thép và neo cáp

Từ điểm B (điểm mở lò, cốt nền dự kiến -23 đào bám trụ vỉa theo góc phương vị β = 430 đến điểm C (cốt nền dự kiến +22, chiều dài dự kiến đoàn LBC = 146m.

Từ điểm C (điểm mở lò, cốt nền dự kiến +22 đào bám trụ vỉa theo góc phương vị β = 320 đến điểm D (cốt nền dự kiến ± 0), chiều dài dự kiến LCD = 167m..

Đường lò được thi công bằng khoan nổ mìn kết hợp với căn cuốc thủ cơng. Khoan lỗ mìn bằng máy khoan YT-28 hoặc máy khoan điện. Nổ mìn sử dụng thuốc nổ nhũ tương lò than (NTLT), kíp điện vi sai an tồn.

Cơng tác xúc bốc và vận tải than: Than được vận tải thủ công kết hợp với máng cào, băng tải.

 Vận chuyển vật liệu:

- Tại mặt bằng SCN +36 → Ngầm vận tải vật liệu, đi lại, thơng gió +36/-30 → Thượng thơng gió trung tâm -50/-20 khu IV vỉa 11→ Thượng thơng gió vận tải lị chợ 31101 → lò dọc vỉa than vận tải lò chợ 31101 (đoạn A-E) → đến vị trí thi cơng. Đối với vật liệu nổ, công nhân vận chuyển thủ công từ kho vật liệu nổ +63 đến vị trí gương thi công theo hướng di chuyển người đi bộ.

 Cơng tác thơng gió

- Gió sạch: Từ ngồi mặt bằng +20 →Ngầm vận tải thơng gió chính +20/- 50 → Thượng vận tải trung tâm -50/-48 khu IV vỉa 11 → Thượng thơng gió trung tâm -50/-20 khu IV vỉa 11 → được quạt cục bộ đặt cách điểm mở ngã ba lị

Thượng thơng gió vận tải lị chợ 31101 một khoảng 20 mét về phía luồng gió sạch + ống gió mềm cung cấp cho gương lò đào.

- Gió thải: theo chiều ngược lại → Thượng thơng gió vận tải lị chợ 31101 → Thượng thơng gió trung tâm -50/-20 khu IV vỉa 11 → ngầm vận tải vật liệu, đi lại, thơng gió +36/-30 được quạt hút mặt bằng +36 hút ra ngoài.

 Cấp nước sạch:

- Nước sạch được cấp từ mặt bằng +20 xuống bằng hệ thống đường ống dọc Ngầm vận tải thơng gió chính +20/-50 → thượng vận tải trung tâm -50/-48 khu IV vỉa 11 → Thượng thơng gió trung tâm -50/-20 khu IV vỉa 11 → Thượng thơng gió vận tải lị chợ 31101 → lò dọc vỉa than vận tải lò chợ 31101 → đến vị trí thi cơng.

 Thốt nước:

- Nước trong q trình thi cơng được bơm cưỡng bức bằng bơm nén khí theo đường ống dọc lò thượng thơng gió vận tải 31101→ Thượng thơng gió trung tâm -50/-20 khu IV vỉa 11→ hầm bơm mức -50 được bơm điện LT 140/150 bơm cưỡng bức lên mặt bằng +20.

 Cung cấp khí nén:

- Khí nén được cấp từ trạm khí nén MB +35, theo đường ống dọc Ngầm vận tải thơng gió chính +20/-50, thượng vận tải trung tâm -50/-48 khu IV vỉa 11 → Thượng thơng gió trung tâm -50/-20 khu IV vỉa 11 → Thượng thơng gió vận tải lị chợ 31101 → đến vị trí thi cơng. Sơ đồ hệ thống các đường lò được thể hiện trên Hình 3.1.

Hình 3.1. Sơ đồ đường lị dọc vỉa thơng gió 31101

3.2. Yêu cầu chống giữ

Đường lị thơng gió 31101 đào trong than bám trụ, trong vỉa than có 2 lớp đá kẹp, một lớp có chiều dầy 0,7m nằm giữa đường lị, một lớp có chiều dầy 0,4m nằm trên nóc đường lò, vỉa than nằm xen kẽ với các lớp đá kẹp có chiều dầy 1,3m, 1,7m và 0,7m, bên trên vỉa than là lớp mỏng sét kết và đá bột kết thể hiện trên hình 3.2 và trắc dọc đường lò được thể hiện trên hình 3.3. Với điều kiện vị trí tương quan giữa đường lị với các lớp đất đá cùng với dự kiến chống giữ đường lò bằng kết cấu chống neo lưới thép kết hợp neo cáp thì u cầu chống giữ đường lị bao gồm:

- Yêu cầu phải sử dụng thêm neo cáp vì chiều cao lớp đất đá yếu trên nóc đường lị lớn, neo thường không thể xuyên qua lớp đất đá mềm yếu, mặt khác diện tích tiết diện đường lị nhỏ khơng thể sử dụng neo thường có chiều dài lớn để treo các lớp than đá kẹp vào sâu trong đất đá cứng vững bột kết bên trên vì khơng thể thi cơng thanh neo dài trong điều kiện đường lị có chiều cao thấp, chính vì vậy phải sử dụng kết hợp neo cáp để chống giữ đường lị;

436600 -66.29 35.97 NB88 -10.02 63.65 NB150 38.36 55.56 1759 -28.81 37.49 1813 -13.88 64.42 50 -37.52 31.18 555 T.XIa SX1605 +36.12 -82.83 -109 Kho m×n Kho m×n BV BV BV BV BV Gi ? i h?n khai t hác C? a lò +36 Tr?m bom LT 140/150 10 26 2728 T +20 +40 -10 +10 +30 T -20 -10 -20 65 70  -60 60 40 §øt g ·y F9 §øt g ·y F 10 §øt g·y F12 60 T T T T 80 I (-38n?n) Hu ?n g th i công 2318 600 2318 400 2318 300 2318 500 2318 600 2318 400 2318 300 2318 500 C (n?n +22) D (n?n 0) B (n?n -23) T.B T.B 436500 436700 436800 436900 436600 436500 436700 436800 436900

- Lắp dựng kết cấu chống neo thường ngay sau khi hình thành mặt lộ than đá để ngăn ngừa biến dạng phá hủy, tách lớp của lớp than và lớp đá kẹp trên nóc đường lị vào trong khoảng trống;

- Vì chiều dài neo thường chưa xuyên qua hết lớp than và đá kẹp vào khối đá bột kết bên trên nên các neo cáp được thực hiện ngay sau khi đủ bước chống hàng neo cáp để ngăn ngừa khối than đá kẹp trong vùng neo thường bị mất ổn định dịch chuyển vào đường lò.

- Lắp đặt ngay các trạm dịch động khi đủ chiều dài thi công theo quy định để quan trắc dịch động của khối đá nóc lò, phải sử dụng bộ địch động đo 4 điểm trong khối đá, điểm thứ nhất nằm trong lớp kẹp đá trên nóc lò, điểm đo thứ hai nằm ở vị trí vách đá nóc, điểm đo thứ 3 và thứ 4 nằm ở lớp đá bột kết trong phần neo cáp.

- Chống giữ đúng theo hộ chiếu chống giữ đã thiết kế như tham số chiều dài neo, khoảng cách giữa các neo, góc cắm neo, chiều dài chất dính kết, tham số dự ứng lực…vv;

- Sử dụng chủng loại vật liệu chống giữ đúng theo thiết kế như kích thước của thanh cốt neo, thỏi chất dẻo, lưới thép, ê cu và tấm đệm neo;

Hình 3.2. Mặt cắt các lớp than đất đá xung quanh đường lị thơng gió 31101

Hình 3.3. Trắc dọc đường lị dọc vỉa thơng gió 31101

3.3. Đánh giá khả năng sử dụng vì neo trong đường lị dọc vỉa thơng gió 31101 31101

Để biết được khả năng sử dụng vì neo chống giữ đường lò cần phải tiến hành đánh giá các điều kiện cơ học của khối than đá xung quanh đường lò. Hiện nay trong thiết kế kết cấu chống giữ cho đường lò thường dựa vào các chỉ tiêu

trong phân loại khối than đá để lựa chọn, sau đây sẽ chi tiết đánh giá điều kiện địa cơ học của của khối than đá xung quanh đường lò thông gió 31101.

3.3.1. Điều kiện địa cơ học khối than xung quanh đường lị dọc vỉa thơng gió 31101 31101

Đường lò thông gió 31101 được đào dọc vỉa than số 11. Vỉa than 11 Nằm dưới vỉa 13, phân bố đều trên tồn khu mỏ. Phía Đơng V11 đã khai thác đến mức -75 bằng phương pháp hầm lò. Vỉa 11 thuộc loại vỉa có chiều dày trung bình đến rất dày. Chiều dày vỉa thay đổi từ 0,64  14,74 m trung bình là 3,95m. Góc dốc

vỉa thay đổi từ 50 150, trung bình 80. Vỉa có từ 0  8 lớp đá kẹp. Chiều dày lớp đá kẹp trung bình 0,61 m. Chỉ tiêu cơ lý của khối than khu vỉa 11 thể hiện trên bảng 3.1.

Bảng 3.1. Bảng chỉ tiêu cơ lý của than [4] Tên đá Lực kháng nén TB (kG/cm2) Lực kháng kéo (kG/cm2) Khối lượng thể tích (g/cm3) Góc nội ma sát (0) Lực dính kết (kG/cm2) Hệ số kiên cố (f) Than 138 11,7 1,5 26 22,3 2

Đặc điểm cơ lý đá vách, trụ vỉa than: Đá vách, trụ vỉa than thường là các lớp bột kết, sét kết, đôi chỗ là các lớp cát kết. Các lớp đá này không ổn định, chỗ dày, mỏng khác nhau. Đặc biệt một số ít điểm đá vách, trụ trực tiếp là lớp sét than mỏng, lớp này có độ liên kết yếu.

Bảng 3.2. Bảng tổng hợp đặc trưng cơ học của đá vách, trụ các vỉa than [4]

Vách trụ Khối lượng thể tích (g/cm3) Khối lượng riêng (g/cm3) Lực kháng nén, n (KG/cm2) Lực dính kết, C (KG/cm2) Góc nội ma sát,  (độ) Hệ số kiên cố f (prot.) Vách 2,42 2,51 488 253 32034' 4,88 Trụ 2,42 2,52 452 261 32019 4,52

Từ bảng 3.1 và 3.2 thấy rằng than vỉa 11 có khá cứng vững xen lẫn các lớp đá kẹp có độ cứng lớn hơn than nên đường lò sau khi đào sẽ ổn định hơn so với đường lò đào trong than không có lớp đá kẹp, khối đá vách và trụ tương đối cứng vững có lực kháng nén đều lớn hơn 450 KG/cm2.

3.3.2. Phân loại khối than đá xung quanh đường lị

Dựa theo mặt cắt địa chất hình 3.2 đá vách và đá trụ là lớp đá bột kết, do vậy trong phân loại này tác giả tiến hành đánh giá phân loại khối than đá bột kết để xác định các chỉ tiêu của khối than đá này phục vụ cho công tác chống neo. Để đánh giá phân loại khối than đá ta sử dụng phương pháp phân loại RQD và RMR.

3.3.2.1. Phương pháp phân loại khối than đá theo Deere-hay phương pháp RQD

Phương pháp này do Deere đề xuất năm 1964. Deere D. U. đã nghiên cứu mối tương quan giữa độ dài của các mẫu lõi khoan với độ bền và độ nứt nẻ của đất đá, từ đó ông đề xuất công thức tính giá trị RQD [15] như sau:

i 100% L RQD L  (3.1) Trong đó:

Li - Chiều dài của mỗi lõi khoan đá >100 mm;

L - Chiều dài của toàn bộ lỗ khoan được khảo sát, mm.

Trong trường hợp không xác định được RQD từ lỗ khoan thăm dò hoặc lấy mẫu theo công thức xác định RQD của Deere D. U., ta có thể tính tốn một cách gián tiếp như sau:

 Cơng thức thực nghiệm xác định chỉ tiêu RQD của Palmtrom (1975) [5]:

RQD = 115-3,3.JV, %. (3.2)

Trong đó:

JV - Tổng số khe nứt trên một đơn vị thể tích. Nếu JV  4,5 thì RQD = 100. Công thức thực nghiệm xác định chỉ tiêu RQD của Priert (1975) [5]:

RQD = 100.e -0,1. .(0,1.+1), %. (3.3)

Trong đó:

 Xác định chỉ tiêu RQD thông qua mối tương quan giữa RQD và đặc

điểm khối đá của Terzaghi (Bảng 3.3).

Bảng 3.3. Bảng đánh giá chỉ tiêu RQD của Terzaghi [5]

STT Đặc điểm khối đá Giá trị RQD

1 Đá cứng, liền khối 95100

2 Đá cứng, phân lớp, phân phiến 9095

3 Đá phân thành các khối, nứt nẻ trung bình 8590

4 Đá nứt nẻ thành từng cục, khối có kích thước

trung bình 7585

5 Đá nứt nẻ thành từng cục, khối nhỏ 3075

6 Đá bị cà nát, vẫn có các tính chất cơ học 030

Trên cơ sở giá trị RQD đã xác định, Deere D. U. phân khối đá ra làm 5 loại [15] theo Bảng 3.4 sau:

Bảng 3.4. Bảng phân loại khối đá theo RQD [15]

Chỉ số RQD % Chất lượng khối đá Cấp phân loại

90100 Rất tốt I

7590 Tốt II

5075 Trung bình III

2550 Yếu IV

025 Rất yếu V

Từ số liệu của các lỗ khoan thăm dò địa chất LKNB - 150 (T.B); 1759 (T.B), kết quả khảo sát, đo đạc tại các đường lò cho thấy: lớp đá bột kết vách vỉa 11 có phân lớp trung bình, chiều dày phân lớp 0,020,1 m, mật độ khe nứt từ 22

Thay giá trị ở vào công thức của Priert có thể xác định được một cách tương đối chính xác giá trị RQD = 35%. Với các giá trị RQD này, theo Bảng 3.4 cho thấy chất lượng than đá của khu vực này thuộc loại xấu. Để lựa chọn kết cấu chống dựa trên chỉ tiêu phân loại khối đá RQD, Merrit đã đưa ra sơ đồ hình 3.4.

Hình 3.4. Sơ đồ lựa chọn kết cấu chống dựa vào RQD [14] Dựa vào sơ đồ hình 3.4, với chiều rộng đường lị là 3,3 m với giá trị RQD = 35% thì đường lị dọc vỉa trên thuộc vùng “neo hệ thống (khoảng cách 12 m)”.

3.3.2.2. Phương pháp phân loại khối đá theo RMR

Trong quá trình phân loại khối đá, dự báo mức ổn định, lựa chọn chủng loại kết cấu chống giữ hợp lý cho cơng trình ngầm, Bieniawski Z.T. đã đề xuất một chỉ tiêu đánh giá ổn định tổng hợp cho khối đá - Chỉ tiêu RMR [5].

Chỉ tiêu RMR là chỉ tiêu tổ hợp từ hệ thống các chỉ tiêu địa cơ học có ảnh hưởng tới mức độ ổn định của khối đá. Chỉ tiêu RMR được xác định từ biểu thức [6]:

RMR=Rn+RRQD+RC+Rj+RW+RP (3.4)

Trong đó:

Rn - Lượng điểm tiêu chuẩn theo độ bền nén đơn trục của đá; RRQD - Lượng điểm tiêu chuẩn theo chất lượng khối đá của Deere;

RC - Lượng điểm tiêu chuẩn theo khoảng cách giữa các khe nứt cùng hệ;