TT Thông số Đơn vị Giá trị
1 Khả năng chịu lực lớn nhất KN 1000
2 Định mức chịu lực KN 500
3 Chiều cao tối đa tăng tải mm 2500
4 Áp lực làm việc MPa 19
5 Hình thức thử áp - Tăng tải ngồi
6 Hành trình xilanh dầu mm 700
Hình 3.17: Máy nén đứng LY-1
3.4. Nhận xét
- Để kiểm định khả năng mang tải của vì chống thép cho các mỏ hầm lị vùng Quảng Ninh, đề xuất phương án sử dụng mơ hình kiểm định nằm ngang: Vì chống thép được cố định lên hệ khung, gia tải bằng các kích thủy lực, số liệu biến dạng được ghi lại bằng hệ thống cảm biến đo biến dạng.
- Khả năng mang tải của khớp ma sát trong vì chống thép linh hoạt kích thước được kiểm định dựa vào mơ hình dạng đứng: Hai vì thép được liên kết bằng
liên kết gơng, đưa vào máy nén đứng, sau đó tiến hành gia tải (tải trọng tĩnh hoặc tải trọng động), quá trình gia tải, biến dạng, phá hủy của hệ gông được ghi lại bằng camera và hệ thống cảm biến đo biến dạng.
CHƢƠNG 4: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT QUY TRÌNH TIÊU CHUẨN KIỂM ĐỊNH KẾT CẤU CHỐNG LÒ ÁP DỤNG TRONG CÁC MỎ THAN VÙNG
QUẢNG NINH
4.1. Điều kiện làm việc của kết cấu chống thép trong các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh Quảng Ninh
Các vì chống thép trong các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh làm việc trong các điều kiện sau:
- Mơi trường có nước xâm thực: nước ngầm có tính axít cao, nồng độ pH 2,23,6, hàm lượng ion sunfat, cặn lơ lửng cao làm cho vì thép bị xâm thực nhanh dẫn đến giảm tuổi thọ cũng như khả năng chịu lực;
- Hàm lượng các chất khí: Trong các vỉa than và đá có chứa các loại khí thiên nhiên chủ yếu đặc trưng cho q trình trầm tích và biến chất than đó là khí Metan (CH4), Hyđro (H2), Cacbonic (CO2), Nitơ (N2). Ngoài ra cịn xuất hiện khí Ơxit Cacbon (CO), khí Mêtan (CH4), hàm lượng khí mêtan có quy luật tăng dần theo chiều sâu, Khí Hyđrơ (H2), khí hyđro phân bố không đồng đều giữa các vỉa và khơng có quy luật rõ ràng, Hàm lượng khí cháy nổ thay đổi từ 0,42% đến 72,24%, trung bình là 23,50%, khí Cacbonic (CO2) có xu hướng giảm dần theo chiều sâu, Khí Nitơ (N2) là loại khí rất phố biến, chúng chiếm tỷ lệ lớn trong thành phần hỗn hợp khí than. Các chất khí này cũng ảnh hưởng đến điều kiện làm việc của vì thép;
- Độ ẩm của khơng khí: Theo một số tài liệu khảo sát thì độ ẩm của khơng khí ở các mỏ vùng Quảng Ninh vào khoảng 8590% (lò cái vận tải, lò chợ), cao nhất là 95100% ở lị thốt gió và các lị cụt hoặc lị có điều kiện thơng gió kém. Với điều kiện độ ẩm khơng khí cao như vậy các vì thép bị ơ xi hóa rất nhanh làm giảm tuổi thọ và khả năng chịu lực của kết cấu chống;
- Đất đá phân lớp khơng đồng nhất có thế nằm đa dạng: Khối đá khơng đồng nhất, có thế nằm khác nhau như nằm ngang, nằm nghiêng, thẳng đứng như vậy kết cấu chống sẽ chịu tải trọng lệch gây ra các phá hủy cục bộ trên chu vi kết cấu chống;
của đường lị có thể từ 3÷20 năm, như vậy những đường lị có thời gian tồn tại ngắn, kết cấu thép có thể được sử dụng đi sử dụng lại vài lần, trong quá trình sử dụng đã bị ơ xi hóa, xâm thực do đó sẽ bị giảm khả năng chịu lực sau khi sử dụng lại;
- Mức độ tiếp xúc với đất đá biên: phương pháp đào phá vỡ đất đá chủ yếu sử dụng phương pháp khoan nổ mìn, biên đào không trơn nhẵn, hệ số thừa tiết diện lớn làm ảnh hưởng đến việc tiếp xúc trực tiếp của vì chống với khối đá biên, trên chu vi kết cấu chống có chỗ tiếp xúc với khối đá thơng qua tấm chèn có chỗ khơng tiếp xúc với khối đá làm cho khung chống chịu lực không đều gây ra biến dạng phá hủy cục bộ kết cấu chống khi áp lực lớn;
- Thi công lắp dựng khung chống: Nhiều các khung chống thi công lắp đặt không đúng tiêu chuẩn như lực xiết bu lông, khoảng cách lồng giữa đầu xà với đầu cột làm cho làm hạn chế mức độ lún của vì chống khi áp lực tác dụng lên vì chống lớn dẫn đến phá hủy tại vị trí liên kết gông giữa đầu cột và đầu xà;
- Chế tạo kiểm định trước khi đưa vào sử dụng: hầu hết các loại vì chống thép trước khi đưa vào sử dụng chỉ kiểm tra bằng mắt thường và đo kích thước, khơng thơng qua các kiểm định về cường độ cũng như các thành phần hóa học trong thép để xem có đạt tiêu chuẩn trước khi đưa vào sử dụng không;
- Ảnh hưởng của phương pháp phá vỡ đất đá: sử dụng phương pháp khoan nổ mìn phá vỡ đất đá làm ảnh hưởng đến các vì chống gần gương có thể làm các vì chống bị xơ lệch nghiêm trọng hơn bị vênh vặn làm ảnh hưởng đến khả năng chịu lực của kết cấu chống, ngoài ra khi sử dụng phương pháp khoan nổ mìn dễ gây ra thừa tiết diện, biên đường lò lồi lõm rây ra hiện tượng rỗng nóc sau khung vì chống, làm phá hủy khối đá xung quanh đường lò gây tải trọng tác dụng lên khung chống;
- Chèn sau vì chống: phía sau các vì chống thường sử dụng các tấm chèn bê tông cốt thép và gỗ, áp lực đất đá truyền lực cho tấm chèn sau đó mới truyền cho khung vì chống.
4.2. Xây dựng tiêu chuẩn kiểm định vì chống thép.
Hiện nay, nước ta vẫn chưa xây dựng được tiêu chuẩn kiểm định các loại vì chống trước khi đưa vào sử dụng, do vậy tác giả đề xuất tham khảo sử dụng các tiêu chuẩn đã ban hành của Trung Quốc có xem xét đến điều kiện địa chất, kỹ thuật vùng than Quảng Ninh.
Các tiêu chuẩn kiểm định vì thép hình vịm của Trung Quốc hiện nay bao gồm:
- Tiêu chuẩn MT/T 882-2000: Đặc tính kỹ thuật – Nội dung kiểm định vì chống thép hình vịm linh hoạt chữ U;
- Tiêu chuẩn Q/HBKJ 019-2007: Vì chống thép linh hoạt chữ U dùng trong mỏ;
- Tiêu chuẩn MT 326-93: Gơng kẹp vì chống thép chữ U linh hoạt.
1. Phạm vi áp dụng
- Tiêu chuẩn đưa ra các quy định về đặc tính kỹ thuật, phương pháp kiểm định, quy tắc kiểm định vì chống thép hình vịm SVP hình vịm linh hoạt.
- Tiêu chuẩn này chỉ áp dụng cho vì chống thép SVP hình vịm linh hoạt theo tập tiết diện mẫu của Tập đoàn CN Than – Khoáng sản Việt Nam ban hành.
2. Các tiêu chuẩn trích dẫn, tham khảo
Trong tiêu chuẩn này sử dụng các tiêu chuẩn:
- GB/T 222-2006: Thành phần hóa học của sản phẩm thép, tiêu chuẩn Trung Quốc
- TCVN 197:2002: Vật liệu kim loại – Phương pháp thử kéo ở nhiệt độ thường.
- TCVN 1916 – 76: Bu lơng, vít cấy, đai ốc – u cầu kỹ thuật. - TCVN 7790-2007: Quy trình lấy mẫu để kiểm tra định tính.
- ISO 2859-2:1985: Quy trình lấy mẫu để kiểm tra định tính - Phương án lấy mẫu được xác định theo giới hạn chất lượng (LQ) để kiểm tra lô riêng biệt.
3. Thuật ngữ và định nghĩa
- Khả năng mang tải định mức: Là khả năng chịu được tải trọng tác động lên vì chống ở trạng thái cứng tại thời điểm vì chống bị biến dạng trên mức cho phép
(tính theo trạng thái biến dạng) hoặc ứng suất trong vì chống nhỏ hơn ứng suất cho phép (tính theo trạng thái bền). Đây là giá trị quy định cần thiết phải đạt được của vì chống trong quá trình kiểm định. Ký hiệu Pđm (kN/vì).
- Khả năng mang tải ban đầu: Là khả năng chịu được tải trọng tác động lên vì chống tại thời điểm xảy ra hiện tượng trượt đầu tiên ở khớp ma sát. Ký hiệu Pbđ (kN/vì).
- Khả năng mang tải khi làm việc: Là khả năng chịu được tải trọng tác động lên vì chống khi vì chống ở trạng thái làm việc (Pbđ ≤Plv≤Pđm). Ký hiệu Plv (kN/vì).
- Khớp ma sát: Là chi tiết liên kết và khố chặt 2 đoạn vì chống, sao cho khi lực tác dụng (lực dọc) lớn hơn lực ma sát, hai đoạn vì chống có thể dịch chuyển trượt lồng vào nhau.
- Chiều dài ban đầu khớp ma sát: Là phần lồng vào nhau giữa hai đoạn vì chống (tại khớp ma sát) ở thời điểm trước khi vì chống chịu tải. Ký hiệu l0.
- Chiều dài khớp ma sát ở trạng thái cứng: Là phần lồng vào nhau giữa hai đoạn vì chống ở khớp ma sát khi vì chống ở trạng thái chưa bị dịch chuyển. Ký hiệu l1.
- Độ linh hoạt của khớp ma sát: Độ dịch chuyển tương đối cho phép tại mối liên kết giữa các cấu kiện thép hình vì chống.
l = l1 – l0
- Hệ số sử dụng khả năng mang tải: Là tỷ số giữa khả năng mang tải ban đầu và khả năng mang tải định mức của vì chống.
k = Pbđ / Pđm
- Gia tải dự kiến: Là giá trị tải trọng dự kiến tác động lên vì chống thép SVP bằng các kích thủy lực tại các điểm bố trí gia tải trước khi cơng tác kiểm định bắt đầu.
- Diện tích tiết diện sử dụng vì chống S, m2:Là diện tích mép trong của vì chống ở trạng thái trước khi lún.
- Chiều cao vì chống: Ký hiệu H. - Chiều rộng vì chống: Ký hiệu B.
4. Phân loại, các thơng số cơ bản và kích thước vì chống
4.1. Phân loại
Theo tiết diện mẫu các đường lò do Tập đồn Than – Khống sản Việt Nam ban hành, việc phân loại vì chống dựa trên các cơ sở sau:
- Diện tích tiết diện bên trong vì chống: từ 5,2 ÷ 21,1 m2. - Loại thép cán sử dụng: SVP 17, SVP 22, SVP 27, SVP 33. - Mác thép sử dụng: CT5.
- Số lượng các đoạn vì chống: 3 đoạn.
Vì chống thép hình vịm linh hoạt được chia thành 8 nhóm theo diện tích tiết diện ngang và loại thép hình sử dụng, ký hiệu từ SVP.1 đến SVP.8 và được thể hiện chi tiết như trong bảng 4.1.
Bảng 4.1: Bảng phân loại vì chống thép hình vịm [15]
TT Loại vì chống Diện tích bên trong vì chống, m2 Số hiệu thép
1 SVP.1 5,26,4 SVP 17 2 SVP.2 6,07,3 SVP 17 3 SVP.3 7,18,5 SVP 22 4 SVP.4 8,810,4 SVP 22 5 SVP.5 11,213,2 SVP 27 6 SVP.6 12,715,4 SVP 27 7 SVP.7 16,418,2 SVP 27 8 SVP.8 20,021,1 SVP 33 4.2. Các thơng số và kích thước vì chống
- Kích thước của vì chống được xác định trên cơ sở mục đích sử dụng, có tính tốn đến khoảng cách an tồn, khoảng cách cho phép khi đi lại và độ lún theo quy định.
- Các thơng số và kích thước cơ bản của vì chống lấy được thể hiện trong bảng 4.2. Bản vẽ chế tạo và thông số chi tiết của vì chống lấy theo Tập hộ chiếu mẫu các đường lị do Tập đồn ban hành.
5. Yêu cầu kỹ thuật
5.1. Yêu cầu kỹ thuật chung
Vì chống phải tuân thủ theo bản vẽ thiết kế kỹ thuật, phù hợp với tiêu chuẩn, quy định hiện hành.
5.2. Chất lượng bề ngồi
Bề ngồi vì chống khơng được có vết nứt, khơng được xuất hiện các vết co ngót, gai và gồ ghề.
5.3. Vật liệu chế tạo vì chống
- Vật liệu chế tạo vì chống là loại thép lịng máng SVP dùng cho mỏ hầm lị, thép sử dụng là thép nhóm CT5. Tính chất cơ lý của thép phải phù hợp với quy định trong bảng 4.3, (theo tiêu chuẩn của Nga Gost 380-2005 và Gost 535-2005).
- Trước khi uốn tạo hình vì chống, phải thực hiện công tác kiểm định đặc tính cơ lý của thép SVP, sao cho phù hợp với quy định ở bảng 4.3.
- Theo thỏa thuận giữa bên bán và bên mua, đồng thời phải được ghi trong hợp đồng cung cấp, cũng có thể cung cấp thép SVP với các mã hiệu khác, nhưng tính năng khơng thấp hơn tính năng trong quy định tại bảng 4.3.
5.4. Yêu cầu thép hình sau khi sản xuất
- Vì chống thép hình dạng lịng máng SVP sau khi chế tạo, sản xuất xong, mặt cắt ngang phải vng góc với đường tim lị theo chiều đứng, độ sai lệch này không được lớn hơn 2mm.
- Vì chống thép hình phải được xử lý, khắc phục các lỗi do quá trình sản xuất gây nên như nốt gai, gồ ghề, ô xi hóa.
- Bề mặt thép hình sau khi sản xuất khơng được có vết nứt. Sai số về chiều dài vết nứt cho phép là 5mm.
- Giao hàng thép SVP ở trạng thái đã qua cán nóng. 5.5. Yêu cầu uốn tạo hình xà và cột vì chống
- Xà sau khi uốn phải đạt được sự trùng khớp giữa xà và khuôn uốn xà (kiểm tra bằng dưỡng). Sai số cho phép ở đỉnh xà so với khuôn uốn xà không được lớn hơn 6mm. Khi đỉnh xà và khn khớp nhau thì sai lệch tại hai đầu xà khơng lớn hơn 4mm.
Bảng 4.2: Đặc tính kỹ thuật của vì chống thép SVP hình vịm linh hoạt
TT Tên chỉ tiêu
Diện tích tiết diện bên trong vì chống 5,2÷ 6,4 6,0÷ 7,3 7,1÷ 8,5 8,8÷ 10,4 11,2÷ 13,2 12,7÷ 15,4 16,4÷ 18,2 20,0÷ 21,1 Loại thép sử dụng chế tạo vì chống, SVP - kg/m SVP 17 SVP 17 SVP 22 SVP 22 SVP 27 SVP 27 SVP 27 SVP 33 1 Chiều rộng* (mm), không nhỏ hơn 2950 3270 3570 4180 4750 5200 5440 6000 2 Chiều cao* (mm), không nhỏ hơn 2680 2760 3010 3130 3440 3550 3970 4250 3 Chiều dài ban đầu khớp ma sát, mm, không nhỏ hơn - Theo chiều thẳng đứng 300 300 300 300 300 300 300 500 - Theo phương ngang 230 230 250 250 250 250 250 270 4 Khả năng mang tải định mức, kN/vì, khơng nhỏ hơn 225 200 270 230 275 255 250 305 5 Khả năng mang tải ban đầu, kN/vì, khơng nhỏ hơn 112 100 135 115 137 127 125 152
Bảng 4.3: Tính chất cơ lý của thép nhóm CT5 [8] Mác thép Mác thép Đặc tính cơ lý Giới hạn chảy N/mm2 Giới hạn bền kéo (N/mm2) Độ giãn dài (%) CT5 285 490÷630 20
- Cột sau khi uốn phải đảm bảo đoạn thẳng của cột trùng hợp với khuôn uốn cột, sai số cho phép giữa đầu cong và khuôn uốn cột không vượt quá 5mm, vết nứt phải được hàn lại và mài phẳng.
- Xà và cột sau khi uốn xong phải trơn nhẵn và phải khớp với đường cong theo thiết kế. Đoạn cong và đoạn thẳng của cột phải tiếp tuyến với nhau.
- Độ mở rãnh thép hình sau khi uốn khơng vượt q 4mm so với thiết kế. - Sau khi uốn, xà và cột vì chống khơng được phép có vết nứt.
5.6. Yêu cầu đối với khớp ma sát
- Tồn bộ gơng kẹp đều bắt buộc phải căn cứ các tài liệu kỹ thuật và bản vẽ đã được phê chuẩn để chế tạo.
- Các cấu kiện của gơng kẹp phải có độ ăn khớp nhau tốt, phải trực tiếp lắp được vào hai bản kẹp dễ dàng.
- Gông kẹp không được có các vết nứt và các lỗi chế tạo.
- Yêu cầu khả năng mang tải: khả năng mang tải của khớp ma sát phải đảm bảo được quy định trong bảng 4.4.
Bảng 4.4: Khả năng mang tải của khớp ma sát trong vì chống thép hình vịm
TT Loại vì chống Đường kính bu
lơng gơng (mm) Loại đai ốc
Khả năng mang tải của khớp ma sát (kN)
1 SVP 17 20 M20 80
2 SVP 22 24 M24 115
3 SVP 27 24 M24 115
4 SVP 33 27 M27 150
- Khoảng sai lệch giá trị giữa khả năng mang tải làm việc lớn nhất và nhỏ nhất giữa các lần kiểm tra không lớn hơn 25 kN.
- Yêu cầu vật liệu
+ Các gơng phía trên và phía dưới phải chọn thép có độ bền chịu kéo lớn hơn