7. Cấu trúc luận văn nghiên cứu
2.3. Tính tốn vì neo
Khi thi cơng đường lị dọc vỉa than do khối than đá mềm yếu, đường lò sau khi đào sẽ hình thành vịm phá hủy trên nóc đường lò. Như vậy neo đóng vai trò như một kết cấu mang tải trong điều kiện hình thành vịm phá hủy cục bộ. Về bản chất, vì neo làm việc đồng thời cùng khối than đá trong một kết cấu thống nhất “vùng than đá neo hóa gia cường”. Tuy nhiên, các phương pháp tính tốn neo hiện nay đều dựa trên nguyên lý vì neo chịu tải trọng cho trước.
Q trình tính tốn vì neo bao gồm các cơng việc chính như sau: xác định khả năng mang tải cho vì neo; tính tốn chiều dài và mật độ vì neo. Hiện nay có rất nhiều phương pháp tính tốn vì neo của nhiều tác giả khác nhau trên thế giới. Nhưng hiện nay trong xây dựng Cơng trình ngầm khai thác mỏ người ta sử dụng hai ngun lý tính tốn là chủ yếu:
Nguyên lý treo; Nguyên lý bản dầm;
Dưới đây sẽ giới thiệu phương pháp tính tốn các thơng số của vì neo theo nguyên lý treo.
2.3.1. Các tham số của vì neo
2.3.1.1. Tính khả năng chịu lực của thanh neo
a. Tính theo khả năng chịu lực của thanh neo
Khả năng chịu lực của thanh neo (PC) được tính theo cơng thức:[10]
Trong đó:
Fc - Tiết diện thanh cốt neo, m2;
Rk - Khả năng chịu kéo của thép neo, MPa; thép nhóm A-I: RK=210 MPa; thép nhóm A-II: RK=270 MPa; thép nhóm A-III: RK=360 MPa;
klv - Hệ số làm việc của thanh neo, klv=0,91,0.
b. Tính khả năng chịu lực của thanh neo theo điều kiện dính bám của cốt neo với chất dính kết [10]
PCB=.dn.1.lz.kz.klvz (2.6)
Trong đó:
dn - Đường kính thanh neo, m;
1 - Lực dính kết giữa thanh neo và chất dẻo, MPa;
lz - Chiều dài khoá neo, m;
kz - Hệ số điều chỉnh chiều dài khố neo; với lz=0,3 thì kz=0,58; với lz=0,4 thì kz=0,55;
klvz - Hệ số về điều kiện làm việc khoá neo; đối với lỗ neo khơ thì klvz=0,8; đối với lỗ neo ẩm ướt thì klvz = 0,60,7.
c. Tính khả năng chịu lực của thanh neo theo điều kiện dính bám giữa chất dính kết và đất đá[10]
PBĐ = .dlk.2.lz.kz.klvz (2.7)
Trong đó:
dlk - Đường kính lỗ khoan, m;
2 - Lực dính kết chất dẻo và đất đá, MPa;
lz - Chiều dài khoá neo, m;
kz - Hệ số điều chỉnh chiều dài khoá neo;
klvz - Hệ số về điều kiện làm việc khố neo; đối với lỗ neo khơ thì klvz = 0,9; đối với lỗ neo ẩm ướt thì klvz = 0,60,75.
Khả năng chịu lực của neo, so sánh giữa 3 khả năng chịu lực PC, PC.B, PB.Đ, trị số nào nhỏ nhất lấy làm PN để tính tốn.
2.3.1.2. Tính chiều dài thanh neo
Chiều dài thành cốt neo được tính theo ngun lý treo vịm phá hủy vào khối đá cứng vững như sau: [10]
ln = b + 1,5.lk + lđ (2.8) Trong đó:
ln - Chiều dài thanh neo, m;
lk - Chiều dài phần khóa neo (lấy bằng 300 400mm);
lđ - Chiều dài đuôi neo, phần ren để lắp êcu lực, tấm đệm, thanh giằng, m; 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 (2.9) Trong đó:
a - Nửa chiều rộng đường lò, m; h - Chiều cao đường lò, m;
- Góc ma sát trong của đá nóc, độ;
f - Hệ số kiên cố của đất đá nóc.
L3 - Chiều dài khóa neo trong khối đá cứng vững;
2.3.1.3. Tính mặt độ neo
Mật độ neo là số neo trên một mét vuông nóc và hơng lò được tính tốn theo cơng thức [10]: v p N q .n S = P , neo/m 2. (2.10) Trong đó:
qv - Khối lượng đá trên vòm phá hủy; qv = b., kN/m2
np - Hệ số vượt tải lấy bằng 1,2;
Pn - Khả năng chịu tải thấp nhất của vì neo, kN;
Khoảng cách giữa các neo (a1) được tính theo cơng thức [10]:
1
1 a =
S, m. (2.11)
Trong đó: S - Mật độ neo, neo/m2.
2.3.2. Tính tốn tham số của neo cáp
2.3.2.1. Chiều dài neo cáp
Chiều dài neo cáp được tính tốn theo cơng thức sau [11]:
Lc = La + Lb + Lc (2.12)
Trong đó:
Lc - Chiều dài neo cáp, m;
La - Chiều dài neo gia cố vào tầng đất đá ổn định, m; Lb - Chiều rộng đường lò, m;
Lc - Chiều dài nhô ra khỏi biên lò, m;
2.3.2.2. 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 (2.13) Trong đó: S2 - Khoảng hàng neo cáp; B - Chiều rộng đường lò;
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, m3; [σa] - Lực kéo đứt của một thanh neo cáp, (KN);
k - Hệ số an toàn.
Số neo cáp trên một vòng neo được tính như sau [11]:
N = KW/P (2.14)
N - Số lượng neo trên một hàng neo, thanh K - Hệ số an tồn thơng thường lấy K = 1.11.2
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 × Sa (2.15)
B - Chiều rộng đường lò, m;
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 lò B), với đá chọn bằng nửa chiều rộng đường lò, m
S2 - khoảng cách hàng neo cáp tính ở trên
2.3.2.4. Khoảng cách giữa hai neo cáp
Khoảng cách hai neo được tính theo cơng thức sau [11]:
b = 0,85/N (2.16)
Trong đó:
N - số neo cáp/1 vòng neo B - Chiều rộng đường lò, m;