Mối tương quan giữa cỏc tham số chớnh trường hợp vỉa dày

Một phần của tài liệu (Luận án tiến sĩ) nghiên cứu áp dụng công nghệ xây dựng trụ nhân tạo thay thế trụ than bảo vệ đường lò chuẩn bị trong quá trình khai thác tại các mỏ hầm lò vùng quảng ninh (Trang 92 - 104)

Kết quả trong bảng 2.15 cho thấy, tương tự trường hợp vỉa dày trung bỡnh, trong trường hợp vỉa dày, hệ số tương quan Pearson giữa tham số gúc dốc vỉa và

Gúc dốc vỉa Chiều dày vỉa Chiều sõu khai thỏc Cường độ chịu nộn của trụ Chiều rộng trụ Hệ số Pearson 1 Sig. (2-tailed) Hệ số Pearson .a .a Sig. (2-tailed) Hệ số Pearson 0.000 .a 1 Sig. (2-tailed) 1.000 Hệ số Pearson 0.000 .a 0.000 1 Sig. (2-tailed) 1.000 1.000 Hệ số Pearson .621** .a 0.532 -0.177 1 Sig. (2-tailed) 0.031 0.075 0.581 Chiều rộng trụ

**. Correlation is significant at the 0.01 level (2-tailed).

a. Cannot be computed because at least one of the variables is constant.

Cỏc tham số

Gúc dốc vỉa Chiều dày vỉa Chiều sõu khai

thỏc Cường độ chịu

chiều rộng trụ cũng cú mối tương quan mạnh (r = 0,621), tức là giữa hai tham số này cú một hàm số quan hệ. Mối quan hệ cũn lại giữa chiều rộng trụ với chiều sõu khai thỏc là tỷ lệ thuận, tương quan yếu (Pearson = 0,532), giữa chiều rộng trụ với cường độ chịu nộn của trụ là tỷ lệ nghịch, tương quan yếu (Pearson = -0,177 < 0).

Từ kết quả trờn, trong trường hợp vỉa dày, luận ỏn xõy dựng được hàm hồi quy cho chiều rộng trụ nhõn tạo dựa trờn tham số gúc dốc vỉa như thể hiện trong hỡnh 2.58.

Hỡnh 2.58. Mối quan hệ giữa tham số chiều rộng trụ nhõn tạo với gúc dốc trong điều kiện vỉa dày

Như vậy, mối quan hệ giữa chiều rộng trụ nhõn tạo và gúc dốc vỉa trong điều kiện vỉa dày cũng tuõn theo một hàm số tuyến tớnh bậc nhất là:

y = 0,0287x + 1,1118 (2.13) Với phương sai R2 = 0,8637

Trong đú:

y – Chiều rộng trụ nhõn tạo, m; x - Gúc dốc vỉa, độ;

2.2.4.4 Nhận xột kết quả nghiờn cứu mụ hỡnh cho trường hợp vỉa dày

Kết quả nghiờn cứu cỏc tham số cơ bản của trụ nhõn tạo trong điều kiện vỉa dày cơ bản tương đồng với điều kiện vỉa dày trung bỡnh, cụ thể:

y = 0,0287x + 1,1118 R² = 0,8637 0,7 0,9 1,1 1,3 1,5 1,7 1,9 2,1 2,3 2,5 10 15 20 25 30 35 C hiều r ộn g tr ụ bảo v ệ B , m Gúc dốc vỉa α, độ H = -350m, P = 20MPa H = -500m, P = 20MPa H = -350m, P = 30MPa H = -500m, P = 30MPa Đường trung bỡnh Đường quy luật

chiều sõu khai thỏc 350m, kớch thước trụ thay đổi từ 0,8 ữ 2,2m, tăng lờn từ 1,4 ữ 2,4m ở chiều sõu 500m.

- Khi tăng cường độ khỏng nộn của trụ bảo vệ thỡ chiều rộng trụ được giảm đi. - Khi gúc dốc vỉa tăng, chiều rộng trụ yờu cầu cũng tăng theo.

- Tương tự điều kiện vỉa dày trung bỡnh, mối quan hệ giữa chiều rộng trụ nhõn tạo và gúc dốc vỉa trong điều kiện vỉa dày cũng tuõn theo hàm số tuyến tớnh bậc nhất.

2.3. Nhận xột

Từ kết quả nghiờn cứu lý thuyết và mụ hỡnh phõn tớch quy luật tải trọng mỏ tỏc động lờn trụ nhõn tạo bảo vệ đường lũ, luận ỏn rỳt ra một số nhận xột sau:

1. Lý thuyết tớnh toỏn ỏp lực mỏ tỏc động lờn trụ nhõn tạo bảo vệ đường lũ dọc vỉa cú thể thực hiện theo hai phương phỏp là theo tải trọng gõy ra bởi sự uốn góy cỏc bản dầm đỏ vỏch theo chiều dốc, ỏp dụng cho loại hỡnh trụ nhõn tạo hỡnh thành từ vật liệu khỏng nộn cao, độ co ngút thấp; và theo giỏ trị chuyển vị lớn nhất của đất đỏ trờn biờn lũ ảnh hưởng bởi khai thỏc lũ chợ, ỏp dụng cho loại hỡnh trụ nhõn tạo hỡnh thành từ vật liệu cú cường độ khỏng nộn thấp, mức độ co ngút lớn, cơ chế làm việc như một kết cấu chống linh hoạt.

2. Trong điều kiện cỏc mỏ than hầm lũ vựng Quảng Ninh, khi ỏp dụng hỡnh thức trụ nhõn tạo bằng vật liệu khỏng nộn cao, cường độ khỏng nộn phự hợp của trụ nhõn tạo là từ 20 ữ 30 MPa. Đồng thời, kết quả nghiờn cứu trờn mụ hỡnh số đó chỉ ra, chiều rộng trụ bảo vệ nhõn tạo tỷ lệ thuận với chiều sõu khai thỏc và gúc dốc vỉa than, nhưng tỷ lệ nghịch với cường độ khỏng nộn của trụ, cụ thể:

- Với điều kiện vỉa than dày trung bỡnh: Ở độ sõu 350m, cường độ khỏng nộn trụ nhõn tạo 20 MPa, chiều rộng trụ cần thiết là 1,2m ở gúc dốc vỉa 10, 2,0m ở gúc dốc 20, 2,4m ở gúc dốc 35. Khi cường độ khỏng nộn của trụ tăng lờn 30 MPa, chiều rộng trụ cần thiết giảm xuống cũn 1,0m ở gúc dốc vỉa 10, 1,6m ở gúc dốc 20, 2,2m ở gúc dốc 35; Ở độ sõu 500m, với cường độ khỏng nộn 20 MPa, chiều rộng trụ cần thiết là 1,6m ở gúc dốc vỉa 10, 2,8m ở gúc dốc 20, 3,0m ở gúc dốc 35. Khi cường độ chịu nộn tăng lờn 30 MPa, chiều rộng trụ cần thiết cũng giảm đi, lần lượt là 1,4m, 1,8m và 2,8m..

- Với điều kiện vỉa than dày: Ở độ sõu 350m, cường độ khỏng nộn trụ nhõn tạo 20 MPa, chiều rộng trụ cần thiết là 1,2m ở gúc dốc vỉa 10, 1,8m ở gúc dốc 20, 2,2m ở gúc dốc 35. Với cường độ khỏng nộn 30 MPa, chiều rộng trụ cần thiết là 0,8m ở gúc dốc vỉa 10, 1,4m ở gúc dốc 20, 1,6m ở gúc dốc 35; Ở độ sõu 500m, với cường độ khỏng nộn 20 MPa, chiều rộng trụ cần thiết là 1,8m ở gúc dốc vỉa 10, 2,0m ở gúc dốc 20, 2,0m ở gúc dốc 35. Khi cường độ chịu nộn tăng lờn 30 MPa, chiều rộng trụ cần thiết giảm đi, lần lượt là 1,4m, 2,2m và 2,4m.

3. Giữa chiều rộng trụ nhõn tạo và gúc dốc vỉa cú mối tương quan mạnh, tỷ lệ thuận. Kết quả này tương đồng với lý thuyết, khi gúc dốc vỉa tăng, chiều rộng yờu cầu của trụ cũng tăng theo. Theo đú, mối quan hệ giữa chiều rộng trụ nhõn tạo và gúc dốc vỉa tuõn theo hàm số tuyến tớnh bậc nhất, với vỉa dày trung bỡnh là y = 0,0508x + 0,8829, với vỉa dày là y = 0,0287x + 1,1118.

CHƯƠNG 3: NGHIấN CỨU ĐỀ XUẤT CễNG NGHỆ SỬ DỤNG TRỤ NHÂN TẠO THAY THẾ TRỤ THAN BẢO VỆ Lề CHUẨN BỊ PHÙ HỢP

VỚI ĐIỀU KIỆN CÁC MỎ THAN HẦM Lề VÙNG QUẢNG NINH

3.1. Phõn tớch, lựa chọn loại hỡnh cụng nghệ trụ nhõn tạo phự hợp điều kiện cỏc mỏ than hầm lũ vựng Quảng Ninh mỏ than hầm lũ vựng Quảng Ninh

Kết quả nghiờn cứu cho thấy, trờn thế giới đó ỏp dụng cỏc loại hỡnh trụ nhõn tạo là dải đỏ chốn, cũi, cụm cột, trụ đỡ, dải liờn tục bằng vật liệu cú độ khỏng nộn cao. Trong đú, hỡnh thức trụ bảo vệ bằng dải đỏ chốn chỉ được ỏp dụng cho điều kiện vỉa cú chiều dày nhỏ, nhằm mục tiờu hạn chế lượng đỏ thải từ gương đào lũ, gương lũ chợ (nếu cú) phải vận chuyển từ trong lũ ra ngoài mặt bằng. Do khối lượng cụng việc phải thực hiện thủ cụng lớn, mức độ co ngút cao, hỡnh thức này ngày càng ớt được sử dụng. Cỏc hỡnh thức trụ nhõn tạo bằng cũi, trụ đỡ và dải liờn tục được ỏp dụng nhiều hơn.

Về khả năng ỏp dụng cỏc hỡnh thức trụ nhõn tạo bảo vệ đường lũ tại cỏc mỏ than hầm lũ vựng Quảng Ninh:

- Với hỡnh thức trụ nhõn tạo bằng dải đỏ chốn: mặc dự hỡnh thức này tồn tại một số nhược điểm nờu trờn. Tuy nhiờn, thời gian tới cỏc khu vực vỉa mỏng sẽ được huy động vào khai thỏc, để hạn chế lượng đỏ thải phải vận chuyển ra ngoài, hỡnh thức này cú thể xem xột ỏp dụng.

- Với hỡnh thức trụ nhõn tạo bằng trụ bờ tụng thi cụng bờn trong đường lũ: phự hợp với quy mụ sản lượng lũ chợ, yờu cầu về thụng giú, vận tải khụng lớn, nờn đường lũ tại cỏc mỏ hầm lũ vựng Quảng Ninh hầu hết cú tiết diện hạn chế. Nếu thi cụng trụ trong đường lũ, diện tớch sử dụng cũn lại sẽ khụng đảm bảo yờu cầu. Do đú, hỡnh thức này khụng phự hợp để ỏp dụng.

- Với hỡnh thức trụ nhõn tạo bằng kết cấu cũi: hỡnh thức này khỏ đơn giản, khụng yờu cầu cao về trang thiết bị và trỡnh độ thi cụng, cú thể sử dụng cỏc vật tư sẵn cú tại cỏc mỏ, chi phớ thấp nờn hoàn toàn cú thể ỏp dụng tại cỏc mỏ than hầm lũ vựng Quảng Ninh. Tuy nhiờn, trụ nhõn tạo kết cấu cũi cú khả năng chịu lực thấp, mức độ co ngút lớn, nờn hiệu quả bảo vệ đường lũ sẽ khụng cao. Mặt khỏc, cụng tỏc thi cụng cũn nặng nhọc, khả năng cỏch ly đường lũ với khu vực phỏ hỏa hạn chế.

- Với hỡnh thức trụ nhõn tạo dạng dải liờn tục bằng vật liệu cú cường độ khỏng nộn cao: kết quả nghiờn cứu kinh nghiệm ỏp dụng trờn thế giới đó chỉ ra, trụ nhõn tạo

dạng này là một tiến bộ, cho phộp khắc phục hoàn toàn tồn tại của cỏc loại hỡnh trụ nhõn tạo kể trờn. Trụ cú cường độ khỏng nộn cao tăng hiệu quả bảo vệ đường lũ, cỏch ly gần như tuyệt đối đường lũ với khu vực phỏ hỏa. Cụng tỏc thi cụng cú thể cơ giới húa bằng cỏc thiết bị bơm chuyờn dụng, qua đú cho phộp nõng cao năng suất thực hiện và giải phúng sức lao động cho người thợ. Do đú, trong điều kiện cho phộp, trụ nhõn tạo dạng này nờn được ưu tiờn ỏp dụng.

Trờn cơ sở cỏc phõn tớch trờn, phự hợp với điều kiện cỏc mỏ than hầm lũ vựng Quảng Ninh, luận ỏn lựa chọn đề xuất 03 loại hỡnh trụ nhõn tạo để ỏp dụng là:

- (1) Trụ nhõn tạo bằng dải đỏ chốn. - (2) Trụ nhõn tạo bằng kết cấu cũi.

- (3) Trụ nhõn tạo dạng dải liờn tục bằng vật liệu cú cường độ khỏng nộn cao. Chi tiết nội dung cỏc cụng nghệ đề xuất như sau:

3.2. Xõy dựng hướng dẫn và quy trỡnh thi cụng cụng nghệ sử dụng trụ nhõn tạo thay thế trụ than bảo vệ lũ chuẩn bị thay thế trụ than bảo vệ lũ chuẩn bị

3.2.1. Cụng nghệ sử dụng trụ nhõn tạo bằng dải đỏ chốn

Kiểu trụ nhõn tạo bằng dải đỏ chốn thường được ỏp dụng trong HTKT LG, lũ chợ khấu đuổi. HTKT này hiện nay ớt được ỏp dụng tại cỏc mỏ hầm lũ vựng Quảng Ninh. Do đú, để kết quả đề xuất cú tớnh phổ dụng, phự hợp xu thế phỏt triển cụng nghệ, với hỡnh thức trụ nhõn tạo là dải đỏ chốn, luận ỏn đề xuất giải phỏp thi cụng trụ bằng cỏch thi cụng đồng thời cỏc cặp đường lũ chuẩn bị theo giải phỏp gương mở rộng trong sơ đồ chuẩn bị theo HTKT CDTP hoặc theo dạng hỗn hợp giữa hai sơ đồ chuẩn bị theo HTKT CDTP và HTKT LG (phõn tầng đầu tiờn được chuẩn bị theo hệ thống LG, cỏc phõn tầng cũn lại được chuẩn bị theo hệ thống CDTP). Cụng nghệ được ỏp dụng cho vỉa than cú chiều dày nhỏ (<1,6m), đỏ vỏch vỉa thuộc loại ổn định trung bỡnh trở lờn để hạn chế mức độ hạ vỏch trước và trong quỏ trỡnh thi cụng trụ. Trong đú:

- Sơ đồ thi cụng đồng thời cặp đường lũ chuẩn bị bằng phương phỏp gương mở rộng trong hệ thống khai thỏc CDTP cú nhiều ưu điểm vượt trội hơn, do cú thể khấu đồng thời nhiều gương lũ chợ trong một cỏnh, nờn sẽ dễ dàng tăng cụng suất khai thỏc khi cần.

- Sơ đồ thi cụng theo sơ đồ chuẩn bị hỗn hợp giữa hệ thống khai thỏc CDTP và HTKT LG chỉ cú thể khấu cỏc lũ chợ phõn tầng dưới khi đó kết thỳc khai thỏc tại

lũ chợ phõn tầng trờn, dẫn đến khú tăng cụng suất khai thỏc trong thời gian ngắn, tuy nhiờn, nú cũng cú ưu điểm là cú thể sớm cú sản lượng than từ khai thỏc lũ chợ. Do đú, tựy thuộc vào điều kiện thực tế mà lựa chọn giải phỏp cho phự hợp.

Với cả hai sơ đồ trờn, chiều rộng phần gương khấu mở rộng đều phụ thuộc vào chiều dày vỉa than, chiều dày đỏ kẹp trong vỉa, diện tớch đỏ trờn gương đào lũ và được xỏc định theo hỡnh 3.1 và cụng thức 2.10 [50]:

Hỡnh 3.1. Sơ đồ xỏc định chiều rộng gương phạm vi thi cụng dải đỏ chốn

𝑏 = 𝐾[(𝑎1+𝑎2)𝑚1+𝑆𝑘1+𝑆𝑘2+𝑆𝑛1+𝑆𝑛2)]

𝑚−𝑚1𝐾 , 𝑚 (3.1)

Trong đú:

K - Hệ số làm tơi xốp của đất đỏ, lấy bằng 2,0  2,3. m - Chiều dày vỉa than, m;

m1 - Chiều dày của lớp đỏ kẹp hoặc/và đỏ vỏch giả cần lấp đầy phần gương khấu mở rộng.

a1 - Chiều rộng đường lũ một theo hướng dốc vỉa, m; a2 - Chiều rộng đường lũ hai theo hướng dốc vỉa, m;

Sk1 – Diện tớch gương đỏ phỏ nổ bờn vỏch của đường lũ một, m2. Sk2 – Diện tớch gương đỏ phỏ nổ bờn vỏch của đường lũ hai, m2. Sn1 – Diện tớch gương đỏ phỏ nổ bờn trụ của đường lũ một, m2. Sn2 – Diện tớch gương đỏ phỏ nổ bờn trụ của đường lũ hai, m2. Chi tiết sơ đồ cụng nghệ xem hỡnh 3.2, 3.3.

Sk1

Sn1 Sk2

Hỡnh 3.2. Sơ đồ thi cụng cỏc cặp đường lũ chuẩn bị theo giải phỏp gương mở rộng trong sơ đồ chuẩn bị theo HTKT CDTP

Trong cả hai sơ đồ chuẩn bị trờn, cỏc khõu cụng việc chớnh trong quy trỡnh cụng nghệ như khoan nổ mỡn phần than trờn gương lũ chuẩn bị và phần gương mở rộng, tải than, chống giữ phần gương mở rộng, khoan nổ mỡn phần gương đỏ, chất đỏ thải vào khụng gian gương mở rộng, ... là tương tự nhau. Chi tiết cỏc khõu cụng nghệ và trỡnh tự thực hiện như sau:

a. Cụng tỏc khoan nổ mỡn phỏ gương than

Cụng tỏc khoan nổ mỡn phỏ gương than cú thể được thực hiện thành từng đoạn hoặc đồng thời trờn toàn phạm vi gương cần phỏ nổ. Trong đú, phần gương than tại lũ chuẩn bị được tập trung lượng thuốc nổ lớn hơn, phần gương than tại gương khấu mở rộng được bố trớ ớt hơn để hạn chế ảnh hưởng của cụng tỏc nổ mỡn tới sự ổn định của đỏ vỏch. Chi tiết xem hỡnh 3.4.

Hỡnh 3.4. Vớ dụ hộ chiếu khoan nổ mỡn phỏ gương than trong sơ đồ cụng nghệ đào lũ gương mở rộng

b. Cụng tỏc chống giữ phần gương than tại gương lũ chuẩn bị, gương mở rộng và tải than

Sau khi phỏ nổ, khoảng lộ vỏch của gương mở rộng và gương lũ chuẩn bị được chống giữ thường kỳ. Vật liệu chống giữ cú thể sử dụng cột thủy lực đơn kết hợp với xà kim loại chuyờn dụng hoặc sử dụng vỡ chống gỗ. Khi kết thỳc cụng tỏc chống tạm giữ núc, than từ gương lũ dọc vỉa bờn dưới, gương mở rộng, gương lũ dọc vỉa phớa trờn được vận tải bằng mỏng cào đổ lờn mỏng cào tại hụng lũ dọc vỉa phớa trờn, sau đú được hũa vào hệ thống vận tải chung và đưa ra ngoài (hỡnh 3.5).

Hỡnh 3.5. Cụng tỏc chống giữ và tải than từ gương lũ chuẩn bị và gương mở rộng c. Cụng tỏc phỏ nổ phần gương đỏ tại lũ chuẩn bị và xếp đỏ vào phần gương mở rộng

Sau khi kết thỳc cụng tỏc tải than, tiến hành nổ mỡn phỏ phần gương đỏ tại lũ chuẩn bị. Sau đú làm thành be, vận chuyển đỏ tới vị trớ yờu cầu và xếp vào khụng gian cần chốn lấp. Trỡnh tự xếp đỏ thải theo hướng từ dưới lờn trờn theo chiều dốc vỉa. Cụng tỏc vận chuyển đỏ thải được thực hiện bằng tời cào kết hợp với cỏc puli dẫn hướng (để cơ giới húa cụng tỏc chất đỏ lờn gầu cào cú thể sử dụng mỏy xỳc hỗ trợ), chi tiết xem hỡnh 3.6.

a. Vận chuyển đỏ bằng tời cào b. Vận chuyển đỏ bằng tời cào kết hợp mỏy xỳc

d. Giải phỏp tăng mức độ bền vững của khối đỏ chốn

Để tăng mức độ bền vững của khối đỏ chốn trong khụng gian gương khấu mở rộng, cú thể bổ sung vật liệu dớnh kết vào khối chốn. Theo đú, dọc theo đường lũ, cứ cỏch 5  6m sẽ đặt một đường ống để cấp vật liệu làm đụng kết đất đỏ trong khối chốn, từ đú tăng khả năng chịu lực của khối. Vật liệu đụng kết cú thể là xi măng kết hợp phụ gia hoặc cỏc loại húa chất chuyờn dụng.

3.2.2. Cụng nghệ sử dụng trụ nhõn tạo bằng kết cấu cũi

Một phần của tài liệu (Luận án tiến sĩ) nghiên cứu áp dụng công nghệ xây dựng trụ nhân tạo thay thế trụ than bảo vệ đường lò chuẩn bị trong quá trình khai thác tại các mỏ hầm lò vùng quảng ninh (Trang 92 - 104)

Tải bản đầy đủ (PDF)

(168 trang)