1- Lũ th ợng khai thác; 2 Cột tha n; 3 C ơm cột c− ỵc than
3.2.2. áp lực mỏ ở lũ chợ ỏp dụng hệ thống khai thỏc dàn chống cứng:
3.2.2.1. Quy luật phân bố:
Dàn chống cứng đợc sử dụng để khai thỏc cỏc vỉa dốc đứng cú chiều dày khỏc nha Điều kiện tỏc dụng tơng hỗ của dàn chống với đỏ vỏch và đất đỏ phỏ hỏa phơ thc vào nhiỊu u tố nh− chiỊu dày và góc dốc cđa vỉa than, độ sõu khai thỏc, cấu tạo và tớnh chất đỏ vỏch, chế độ dịch chuyển dàn chống và đặc điểm cấu tạo dàn chống.
Điều kiện tỏc dụng tơng hỗ thay đổi theo chế độ làm việc của đỏ vách. Tr−ớc khi phá hỏa ban đầu của đỏ vỏch cơ bản, cỏc điều kiện này cú đặc tớnh riờng và cú ảnh hởng khụng lớn đến việc truyền ỏp lực lờn dàn chống, cũn sau khi phỏ hỏa ban đầu của đỏ vỏch thỡ đặc tớnh và mức độ ảnh hởng của ỏp lực lờn dàn chống sẽ khỏc.
Hỡnh 3.5. Sơ đồ tỏc dụng tơng hỗ giữa dàn chống và đất đỏ phỏ hoả
Trờn hỡnh vẽ, đối với tiết diện ở giữa lũ chợ, sơ đồ đN cho thấy đặc tớnh biến dạng của vỉa, phỏ hỏa đỏ vỏch trực tiếp và sự đập vụn đất đỏ phớa trờn dàn chống.
Đất đỏ vụn nằm phớa trờn dàn chống ngăn cản sự phỏ hủy của đỏ vỏch phớa trờn gơng do đú phỏ hỏa của đỏ vỏch trực tiếp sẽ xảy ra ở mức cao hơn nhiều so với dàn chống.
Đất đỏ phỏ hỏa nằm trực tiếp phớa trờn dàn chống sẽ đóng vai trị nh− một lớp đệm làm giảm nhẹ cỏc cỳ đập của đất đỏ phớa trờn đợc gọi là đệm đỏ.
Chế dộ chuyển động của dàn chống đợc đặc trng bởi hạ và dựng dàn chống theo chu kỳ. Bớc hạ dàn chống cú thĨ khác nhau tùy thc vào cụng nghệ khấu than.
Cú thể phõn biệt cỏc giai đoạn làm việc của dàn chống cứng tơng tự nh dàn mỊm nh− sau:
- Giai đoạn ban đầu tạo nờn lớp đất đỏ phủ ban đầu lờn dàn chống. - Giai đoạn đa dàn chống vào vị trớ làm việc và khấu than.
- Giai đoạn hạ và dừng dàn chống.
ở từng giai đoạn trờn, ỏp lực lờn dàn chống cú đặc tớnh riờng và thay đổi theo điều kiện tỏc dụng tơng hỗ giữa dàn chống và đỏ vỏch.
Hạ vỏch sẽ dẫn đến những hiện tợng sau: - Nén đƯm đất đỏ và tăng ỏp lực lờn dàn chống.
- Nộn phần đất đỏ trờn cựng của đệm đất đỏ đợc hỡnh thành muộn tạo nờn tải trọng đập lờn dàn chống.
- Nộn thờm đất đỏ đN đập vụn và ngng sự dịch chuyển của chúng.
Khi tiếp tơc hạ dàn chống, đỏ vỏch cú thể sập những tảng lớn, nếu chiều dày đệm đỏ khụng đủ lớn thỡ nú sẽ phỏ hủy dàn chống.
Kết quả nghiờn cứu cho thấy rằng ở tiết diƯn theo h−ớng dốc, áp lực tác dụng lờn dàn chống phõn bố khụng đề Trong trờng hợp chung, biểu đồ ỏp lực
lờn dàn chống cú đặc tớnh phi đối xứng. áp lực cực đại lờn dàn chống khi α =900
đợc dịch chuyển xuống trụ vỉ Theo kết quả nghiờn cứu của GS.A Boiritxop, đờng đặc tớnh chung cđa sự biến thiên ỏp lực lờn dàn chống ở cỏc giai đoạn cụng tỏc khỏc nhau của dàn chống đợc biểu diến bằng đồ thị
Hình 3.6. Đồ thị đặc trng phản lực của dàn chống
Đờng đậm nột phớa trờn tơng ứng bớc hạ dàn lớn khi những cỳ va đập lờn trụ bảo vệ lớn, đờng nột mảnh phớa dới tơng ứng với bớc hạ dàn nhỏ khi những cỳ và đập lờn trụ bảo vệ nhỏ.
Giỏ trị tuyệt đối của ỏp lực lờn dàn chống khi cỏc điều kiện nh nhau sẽ phụ thuộc vào độ vững chắc cđa dàn chống λ đợc xỏc định bởi cấu trỳc của nú và độ mềm của than dới những điểm tựa của dàn chống; với sự tăng độ vững chắc của dàn chống, ỏp lực tỏc dụng nờn nú sẽ tăng.
Phần bờn trỏi của đồ thị cho thấy sự tăng ỏp lực lờn dàn chống ở giai đoạn
cụng tỏc ban đầu trong thời gian 0 ữ t0 phụ thuộc vào chiều dày lớp đất đỏ trờn
dàn chống. ở giai đoạn này, khi chiều dày lớp đất đỏ là h thì ỏp lực lờn dàn
chống sẽ là cực đạ
Trong giai đoạn dịch chun cđa dàn chống, ở thời điểm đầu của hạ dàn
chống (t1, t2, t3...), ỏp lực giảm mạnh bởi vỡ sự dịch chuyển của đất đỏ đN đập vụn
sẽ chậm hơn so với dàn chống.
ở các thời điểm dừng của dàn chống sẽ xảy ra cỏc cỳ va đập của dàn chống lờn cỏc trụ than thụng qua cỏc điểm tựa và ỏp lực lờn dàn chống đột ngột tăng
đến giỏ chị Rq-max và lại giảm xuống. Cỏc điểm cực đại của tải trọng cú thĨ rất
ở giai đoạn dừng dàn chống, ỏp lực lờn dàn chống tăng theo thời gian đến giỏ trị cực đại nào đú khụng bằng nhau trong quỏ trỡnh dịch chuyển và đạt đợc
giỏ trị cực đại tut đối Rq-max. áp lực lờn dàn chống biến đổi khụng đều mà theo
dạng đột biến, đặc biệt ở giai đoạn cụng tỏc.
3.2.2.2. Xỏc định ỏp lực lờn dàn chống:
Phõn tớch trờn cho thấy rằng bài toỏn tớnh ỏp lực lờn dàn chống là bài toỏn khụng gian rất phức tạp và đa dạng do đú khụng thể giải nú một cỏch chọn vẹn đợc.
Hiện nay giải bài toỏn này đợc thực hiện bằng cỏc phơng phỏp gần đỳng. Khoảng khụng gian trống phớa trờn dàn chống đợc coi nh− một bunke mà dàn chống là đỏy cũn đất đỏ phỏ hỏa là mụi tr−ờng rời đồng nhất.
Khi tớnh toỏn tải trọng lờn dàn chống cần phải tớnh đến ảnh hởng của cỏc bức tờng bờn của khoảng trống đN khai thỏc.
Hỡnh 3.7. Sơ đồ ỏp lực lờn dàn chống
áp lực cực đại lờn dàn chống đợc xỏc định theo điều kiện cõn bằng
Trong đó:
f - Hệ số ma sỏt của đất đỏ phỏ hỏa lờn vỏch và trơ. ξ - Hệ số ỏp lực hụng
γ - Trọng lợng riờng của đất đỏ trờn dàn chống.
Gải bài toỏn khi h →→→ ∞→∞∞ ta có: ∞
P = K x γ x b2 x f x ξ (Tấn) (3.11)
Trong đó:
K ≥ 1,5 - Hệ số khụng đồng đều (hệ số dự trữ).
Mặc dự lực ma sỏt của đất đỏ với cỏc trụ bờn làm giảm giỏ trị tải trọng lờn dàn chống nh−ng theo mức độ tăng của tỷ số giữa chiều dài dàn chống L và
chiỊu dày cđa vỉa hv thỡ ảnh hởng của bức tờng bờn giảm và khi hL
v ≥ 5 (đụi
khi hL
v >3 ) chỳng cú thể đợc bỏ quạ Thông th−ờng hL
v = 4 ữ5 cho nờn bài toỏn
về áp lực cđa vật liƯu rời dàn chống hoàn toàn cú thể đợc coi nh bài toỏn phẳng.
ỏp lực cực đại lờn dàn chống cú thể đợc tớnh theo điều kiện cõn bằng nh− sau:
P = Qz - 2 x ∑z t 0 (Tấn) (3.12) Trong đó: Qz - Trọng l−ỵng năng trụ đất đỏ tạo nờn ỏp lực dàn chống. ∑ z t 0
- Tổng lực ma sỏt theo một số đất đỏ bao quanh. Giải phơng trỡnh này ta cú:
P = K x γ x bb
h + f x ξ
(Tấn) (3.13)
Trờn cơ sở tớnh toỏn lấy bh ≈ 0,6
b = hv - (∆h1 + ∆h2) (3.14)
Trong đó ∆h2 - Dự phũng khả năng thu hẹp của vỉa và cú thể lấy sơ bộ
∆h1 = 0,5 x ∆h2 (m) (3.15)
Khi sư dơng dàn chống co giNn đợc thỡ chiều rộng dàn chống b = hv, (m)
Sự biến đổi ỏp lực mỏ tỏc dụng lờn dàn chống mang tớnh đột biến theo chu kỳ tùy thuộc vào giai đoạn cụng tỏc của dàn chống và đạt giỏ trị lớn nhất khi dừng hạ dàn. Bài toỏn ỏp lực mỏ lờn dàn chống là bài toỏn khụng gian phức tạp nh−ng với sai số nhất định khi cú thể coi ảnh hởng của cỏc bức tờng bờn là khụng đỏng kể thỡ bài toỏn về ỏp lực của vật liệu rời lờn dàn chống hoàn toàn cú thể đợc giải nh bài toỏn phẳng.