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 khơng 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 tơng cốt thép và gỗ, áp lực đất đá truyền lực cho tấm chèn sau đó mới truyền cho khung vì chống.