1- Lũ th ợng khai thác; 2 Cột tha n; 3 C ơm cột c− ỵc than
3.1. Đặc điểm sự biến dạng và phỏ hủy đất đá vách cđa các vỉa dốc:
ở các vỉa dốc đứng, theo mức độ khai thác đi xa khỏi trơ bảo vƯ phía sau, sự tăng khoảng lộ của đỏ vỏch cũng nh trỡnh tự tích lịy sự biến dạng cđa chúng cũng tơng tự nh đối với vỉa thoải nhng phỏ hỏa ban đầu xảy ra chủ yếu ở nửa trờn khoảng lộ của đỏ vỏch và chỉ một phần nhỏ ở phớa dớ
Hỡnh 3.1. Sơ đồ phát triĨn sự phá hủ cđa đá vách.
Phần lớn vỏch phớa trờn lũ dọc vỉa vận chuyển khụng bị phỏ hủ Điều đú đợc giải thớch bởi đất đỏ phỏ hỏa có su h−ớng tr−ỵt xng phần d−ới cđa khoảng khụng gian khai thỏc, tơi ra và tỡ vào đỏ vỏch làm giảm khẩu độ khoảng lộ theo h−ớng dốc.
bH l b0 h1 Σhi hb ϕ θ
Hình 3.2. Sơ đồ tỏc dụng tơng hỗ giữa vỏch cơ bản và vỏch trực tiếp khi vỉa dốc đứng
Tơng tự nh cỏc vỉa dốc thoải, ở cỏc vỉa dốc đứng cũng cú sự phõn lớp và khẩu độ của cỏc lớp trờn giảm đáng kĨ so với các lớp d−ớị
ở thời kỳ phỏ hỏa thờng kỳ của vỏch cơ bản, hỡnh dạng phỏ hỏa đợc biểu diễn bằng cỏc đờng liền. Điểm khỏc biệt nổi bật là sự dịch chun cđa một khối đất đỏ phỏ hỏa cha kịp dịch chuyển vỡ chống phá hỏa theo h−ớng từ d−ới cđa khoảng chống đN khai thỏc do đú phỏ hỏa tiếp theo của đỏ vỏch sẽ sảy ra ở phần trờn của khoảng lộ.
Mức độ đập vơn của đất đỏ và hệ số nở rời cđa chúng theo h−ớng dọc khoảng chống khai thỏc khụng cố định: ở phần d−ới đất đỏ bị đập vụn hơn, điều đó cho thấy hƯ số nở rời cđa đất đỏ dọc theo lũ chợ là khụng cố định. nh− vậy hệ số nở rời của đất đỏ cú giỏ trị cực đại ở phần dới của khoảng trống khai thỏc và cú giỏ trị cực tiểu ở phần trên.
Đặc điểm biến dạng và phỏ hủy của đất đá vách ở vỉa dốc đứng với phá hỏa toàn phần đợc thể hiện ở những đặc điểm sau:
- Cùng với sự tăng gúc dốc của vỉa, giỏ trị của lực thành phần dọc theo hớng dốc sẽ tăng. Điều đú dẫn đến sự thay đổi đỏng kể về trạng thỏi ứng suất.
- Do đất đỏ phỏ hỏa tỡ lờn đỏ vỏch ở phần dới của khoảng trống khai thỏc và giảm khẩu độ của lớp đất đỏ phỏ hỏa cho nờn khoảng lộ của vỏch cơ bản và vỏch trực tiếp giảm đỏng kể.
- Khi khai thác cỏc vỉa than theo sơ đồ khấu đuổi và phỏ hỏa toàn phần, việc bảo vệ đờng lũ dọc vỉa than mức thụng giú chỉ cú thể đảm bảo bằng chèn lị tồn phần, nhng khi đú để đỏ vỏch cơ bản cú thể tỡ lờn đất đỏ phỏ hỏa đợc thỡ chiỊu dày tối thiĨu cđa vỏch trực tiếp tăng nhiều so với cỏc vỉa than nằm ngang và có thĨ xỏc định gần đỳng theo cụng thức
∑hi = 0,7 bH - 0,5bH x 1,43 x l x hb
Kn - 1 (3.1)
Trong đó: ∑hi: Tổng chiều dày vỏch trực tiếp, m
hb : ChiỊu dày vỉa than, m
Kn: Hệ số nở rời của đỏ vỏch trực tiếp
Tổng chiều dày vỏch trực tiếp bảo vệ tỡ nờn đất đỏ phỏ hỏa:
∑hi ≥ b l x h0
H x (kn - 1) (3.2)
Thụng thờng chiều dày đỏ vỏch trực tiếp chỉ cần thỏa mNn điều kiện
∑hi ≥ (2 ữ3) hb (3.3)
Chính vì vậy, khi khai thỏc theo sơ đồ khấu dật, phạm vi sử dụng phỏ hỏa toàn phần sẽ rất rộng. Cần lu ý chỉ đợc sử dụng khi khụng cú sự sập đổ lớn và bất ngờ của vỏch cơ bản bởi vỡ khi vỏch cơ bản cú sự sập đổ lớn và bất ngờ sẽ dẫn đến phỏ hủy gơng khai thỏc.
Hệ số nở rời của đất đỏ trong trờng hợp này thay đổi dọc theo gơng khai thỏc theo h−ớng từ lò dọc vỉa vận chuyển lờn lũ dọc vỉa thơng gió trong một phạm vi rộng. HiƯn tợng này khụng cú khi khai thỏc vỉa nằm ngang.
Khi khai thỏc bằng lũ chợ theo phơng kết hợp với phỏ hỏa ở cỏc vỉa dốc đứng, khẩu độ giới hạn của khoảng lộ đỏ vỏch cú thể đợc xỏc định theo cụng thức lgh = l0 = k x σ * k x h γ (3.4) Trong đó: σ* k: ứng st kéo giới hạn, Kg/cm2
h : Chiều dày lớp đất đỏ phớa trờn tham gia sập đổ vào khoảng trống khai thác cđa vách trực tiếp, m
γ: Tỷ trọng đỏ vỏch trực tiếp, T/m3.
Tớnh toỏn điều kiện cho phộp sử dụng phỏ hỏa tồn phần đỏ vỏch dựa trờn
viƯc tính tốn tỉng chiều dày vỏch trực tiếp ∑hi theo cỏc cụng thức trờn tùy
thuộc vào thứ tự khai thỏc tầng (khấu đuổi hay khấu dật).
Khi điều khiển đỏ vỏch bằng cỏch để lại cũi lợn hoặc cỏc dải đỏ chốn, phản lực của vỡ chống đợc xỏc định bởi độ dốc của vỏch vỉa và phụ thuộc vào độ sõu khai thỏc, khả năng chịu nộn của cỏc dải đỏ hoặc cũi lợn.
Khi chống lũ bằng vỡ gỗ với chốn, độ lỳn của vì chống có thĨ lấy trong giới hạn ∆h = 50ữ100mm.
Khi vỉa dốc đứng cỏc mảng của vỡ chống cơ khớ sẽ làm việc ở cỏc điều kiện khỏc nhau theo chiều dài của lũ chợ (lũ chợ khấu theo ph−ơng).
a - ở phần dới lũ chợ b - ở phần trờn lũ chợ
Hỡnh 3.3. Sơ đồ tỏc dụng tơng hỗ giữa vỡ chống cơ khớ hoỏ và đỏ vách
ở phần d−ới cđa lũ chợ vỏch trực tiếp và vỏch cơ bản sẽ tỡ lờn đất đỏ phỏ hỏa và sơ đồ tỏc dụng tơng hỗ giữa vỡ chống cơ khớ húa và đỏ vỏch đợc thể hiện
trờn hỡnh 3.3. ở phần này của khoảng khụng gian đN khai thỏc, giới hạn của
khoảng hạ tự do bằng 0, sự hạ đỏ vỏch trực tiếp và cơ bản xảy ra do sự nộn chặt của đất đỏ đN phỏ hỏ Chớnh vỡ vậy độ lỳn cột sẽ là nhỏ nhất và điỊu kiƯn chống giữ đất đỏ sẽ thuận lợi nhất.
ở phần trờn của lũ chợ, chiều dày đất đá phá hỏa cđa vách trực tiếp do nó trợt xuống dới sẽ giảm mạnh, đụi khi bằng khụng(Hỡnh 3.3.b), ở phần này của khoảng khụng gian đN khai thỏc giới hạn rơi tự do của vỏch cơ bản tăng mạnh, gúc nghiờng của vỏch cơ bản tăng và độ lỳn của vỡ chống sẽ tăng. ở khu vực này của lũ chợ, điều kiện làm việc của vỡ chống sẽ khú khăn hơn nhiều so với vỉa dốc thoải nh−ng ở một số tr−ờng hợp cho diện tớch khoảng lộ của vỏch cơ bản giảm vỡ khẩu độ giảm cũng do chiều dài lũ chợ ở cỏc vỉa dốc th−ờng nhỏ hơn nhiỊu so với vỉa dốc thoải cho nờn vỏch cơ bản giữ đợc độ bền vững và dẫn đến giảm độ lún cđa vì chống.
Khu vực cú điều kiện làm việc khú khăn nhất của vỡ chống trong trờng hợp vỏch cơ bản bị phỏ hủy đợc xỏc định theo công thức:
L1 = bH - ∑h1 (3.5)
Phõn tớch trờn cho thấy rằng cỏc tớnh toỏn vỡ chống trong lũ chợ của vỉa dốc đứng, đoạn lũ chợ cú điều kiện khú khăn nhất cú nghĩa là tớnh toỏn cho đoạn mà vỏch cơ bản cú giới hạn rơi tự do lớn nhất.