TT Tuyến
mặt cắt
Tờn lỗ khoan
Đặc điểm vỉa than Gúc
dốc vỉa (độ) Đặc điểm vỏch Vỏch trực tiếp Vỏch cơ bản Than Đỏ kẹp Toàn vỉa Chiều dày Loại đỏ Chiều dày Loại đỏ 1 VIIc CGH21 3.76 0.47 4.23 - 8.08 Bột kết 49.07 Cỏt kết, cuội kết CGH40 8.57 0.43 9 - 9.36 Bột kết, cỏt kết 41.56 Cỏt kết, cuội kết 2 VIII KCIII-35 3.85 0 3.85 - 3.65 Bột kết 28.88 Cỏt kết, cuội kết 3 VIIIa CGH28 5.3 0 5.3 - 16.28 Bột kết 43.39 Cỏt kết, cuội kết Trung bỡnh 5.37 0.23 5.60 12 9.34 40.73
Lũ DVTG 14.5-19 400 500 600 29/8 -147.0' 29/10 -146.9' A6 -146.9' -146.6' -148.1' 25/12 17/5 -149.5' 18/7 -156.6'18/7 -156.6' 13/8 -156.0' 19/9 -155.1' 14/11 -144.6' 20/11 15/1 -162.8' 14/2 -163.9' M2 -163.7' -144.7' 19/2 -153.2' 14/2 -163.9' 9/3 -152.4' -161.4' 17/3 -160.1' 17/3 -153.6' 26/3 -158.8' 7/2 -148.5'
Hỡnh 4.1. Bản đồ vị trớ khu vực lũ chợ thiết kế 14-5-19 mỏ Khe Chàm III [33]
Tổng trữ lượng than huy động khu vực thiết kế là 81 nghỡn tấn, trong diện tớch lũ chợ là 57 nghỡn tấn, trong trụ bảo vệ lũ dọc vỉa vận tải là 24 nghỡn tấn. Tổng khối lượng đường lũ chuẩn bị phục vụ khai thỏc lũ chợ là 432m. Cụng nghệ khai thỏc ỏp dụng là lũ chợ khấu bỏm trụ, hạ trần thu hồi than núc, chống giữ bằng giỏ xớch, khấu gương bằng khoan nổ mỡn. Cụng suất thiết kế 150.000 tấn/năm, năng suất lao động 3,9 tấn/cụng. Sản lượng than dự kiến khai thỏc được từ lũ chợ theo kế hoạch là 47.500 tấn, tương ứng tỷ lệ tổn thất 39,0%. Chi phớ một lũ chuẩn bị 8,26 m/1000 tấn than. Chi tiết thể hiện trong bảng 4.2.
Bảng 4.2. Tổng hợp điều kiện địa chất và cỏc một số chỉ tiờu KTKT của lũ chợ 14.5-19 theo kế hoạch Cụng ty than Khe Chàm
TT Tờn chỉ tiờu Đơn vị Số lượng
1 Chiều dày vỉa than
- Chiều dày riờng than m 5,37
- Chiều dày toàn vỉa m 5,60
3 Chiều dài lũ chợ theo hướng dốc m 45 4 Chiều dài trụ than bảo vệ lũ dọc vỉa vận tải m 18 5 Chiều dài theo phương khai thỏc lũ chợ m 171
6 Dung trọng than tấn/m3 1,42
7 Trữ lượng than huy động của khu vực thiết kế
a Trong diện tớch huy động
- Than sạch N.tấn 81.255
- Than nguyờn khai N.tấn 87.249
b Trong diện tớch trụ bảo vệ
- Than sạch N.tấn 24.034
- Than nguyờn khai N.tấn 25.807
c Trong diện tớch khai thỏc lũ chợ
- Than sạch N.tấn 57.221
- Than nguyờn khai N.tấn 61.442
8 Khối lượng một lũ chuẩn bị khu vực thiết kế 432
- Đường lũ thụng giú m 171
- Đường lũ vận tải m 171
- Thượng phớa trước m 45
- Thượng khởi điểm lũ chợ m 45
9 Cụng nghệ khai thỏc ỏp dụng - GX,
KNM 10 Cụng suất khai thỏc tấn/năm 150.000
11 Năng suất lao động tấn/cụng 3,9
12 Sản lượng than khai thỏc được từ lũ chợ thiết kế tấn 47.500 13 Chi phớ một lũ chuẩn bị m/1000T 8,26
14 Tỷ lệ tổn thất than % 39%
4.1.2. Thụng số kỹ thuật cơ bản của lũ dọc vỉa vận tải lũ chợ 14-5-19
Thời điểm dự kiến triển khai giải phỏp sử dụng trụ nhõn tạo thay thế trụ than bảo vệ, đường lũ dọc vỉa vận tải lũ chợ 14.5-19 đó được thi cụng xong. Lũ đào bỏm trụ và nằm hoàn toàn trong vỉa 14.5, tiết diện hỡnh vũm, chiều cao thi cụng 3,24m, chiều rộng 4,03m, diện tớch đào 11,2m2, diện tớch sử dụng 8,5m2, chống giữ bằng kết cấu vỡ thộp linh hoạt 05 đoạn thộp SVP27, bước chống 0,5m/vỡ (hỡnh 4.2).
3570 3240 3010 4030 3240 i 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 500 3010 i i - I
Hỡnh 4.2. Kết cấu chống giữ lũ vận tải lũ chợ 14.5-19 4.2. Lựa chọn kiểu trụ nhõn tạo ỏp dụng thay thế trụ than bảo vệ 4.2. Lựa chọn kiểu trụ nhõn tạo ỏp dụng thay thế trụ than bảo vệ
Trong chương 3, luận ỏn đó nghiờn cứu và lựa chọn một số loại hỡnh trụ nhõn tạo để ỏp dụng tại cỏc mỏ hầm lũ vựng Quảng Ninh, gồm: Trụ nhõn tạo bằng dải đỏ chốn; Trụ nhõn tạo bằng kết cấu cũi; Trụ nhõn tạo dạng dải liờn tục. Lũ dọc vỉa vận tải lũ chợ 14-5-19 được thi cụng trong phạm vi vỉa than dày (trung bỡnh 5,6m) nờn cỏc giải phỏp trụ nhõn tạo bằng dải đỏ chốn, trụ đỡ khụng phự hợp để ỏp dụng. Theo đú, trong trường hợp này, trụ nhõn tạo cú kết cấu dạng dải liờn tục và kết cấu cũi là cú thể ỏp dụng được.
Đối chiếu hiện trạng điều kiện kỹ thuật, khả năng cung ứng cỏc vật liệu phục vụ chống giữ gia cường, tiến độ sản xuất (lũ chợ 14-5-19 đó chuẩn bị hồn thiện, phải sớm đưa vào khai thỏc), trong điều kiện lũ DVVT 14-5-19 vỉa 14-5, luận ỏn lựa chọn giải phỏp trụ nhõn tạo bằng kết cấu cũi, do cú thể sử dụng cỏc vật liệu cú sẵn và khụng yờu cầu thiết bị thi cụng chuyờn dụng. Theo đú, phạm vi khỏm chõn lũ chợ sẽ được lưu và chống giữ bởi cỏc cũi cú khả năng chịu nộn phự hợp. Đồng thời, phạm vi bờn trong đường lũ dọc vỉa vận tải 14-5-19 cũng cần phải chống giữ gia cường bổ sung.
4.3. Thiết kế giải phỏp sử dụng trụ nhõn tạo đề xuất
4.3.1. Tớnh toỏn ỏp lực tỏc dụng lờn núc lũ chịu ảnh hưởng của khu vực khai thỏc lũ chợ
Như đó trỡnh bày tại chương 2, đối với loại hỡnh trụ nhõn tạo bằng kết cấu cũi gỗ, lý thuyết tớnh toỏn ỏp lực mỏ tỏc động lờn trụ sẽ được xỏc định theo giỏ trị chuyển vị của đỏ xung quanh đường lũ chịu ảnh hưởng của khai thỏc lũ chợ [10]. Chi tiết tương quan giữa vị trớ đường lũ với cỏc lớp đỏ bao quanh xem hỡnh 4.3.
Hỡnh 4.3. Phõn lớp đất đỏ xung quanh lũ vận tải lũ chợ 14.5-19
1. Xỏc định cường độ khỏng nộn bỡnh quõn của đất đỏ xung quanh đường lũ chuyển vị dưới ảnh hưởng của ỏp lực tựa lũ chợ khai thỏc (Rccp)
Khu vực đất đỏ chuyển vị xung quanh đường lũ đi qua được giới hạn ở phạm vi chiều cao phớa trờn núc lũ bằng 1,5 lần chiều rộng đường lũ, về phớa nền lũ là 1,0 lần chiều rộng đường lũ (xem hỡnh 4.3). Đặc tớnh cỏc phõn lớp đất đỏ: 1- Cỏt kết, R=70 MPa, m1=0,258 m; 2- Bột kết, R=50 MPa, m2=3,729 m; 3- Than R=18 MPa, m3=5,725 m; 4- Bột kết, R=50 MPa, m3=3,603 m.
Trước tiờn, luận ỏn xỏc định độ bền tớnh toỏn của cỏc lớp đất đỏ xung quanh đường lũ khi xột đến mức độ phỏ hủy trong khối đỏ theo cụng thức:
Rc=R.kc (4.1)
Trong đú:
R – Giỏ trị cường độ nộn đơn trục trung bỡnh của cỏc lớp đỏ quanh đường lũ; kc – Hệ số cú kể đến sự phỏ hủy trong khối đất đỏ, kc=0,9;
Thay cỏc giỏ trị độ bền nộn R vào cụng thức trờn ta xỏc định được: Rc1=70*0.9=63 MPa; Rc2=50*0.9=45 MPa; Rc3=18*0.9=16,2 MPa; Rc4=5*0.9=45 MPa.
Từ giỏ trị độ bền nộn trung bỡnh ở cỏc lớp đỏ khỏc nhau, xỏc định được cường độ bền nộn đơn trục trung bỡnh của đất đỏ núc và nền lũ theo cụng thức:
Rc=70 Mpa Rc=50 Mpa Rc=50 Mpa Rc=15 Mpa 1 2 3 4
𝑅𝑐𝑐𝑝 =𝑅𝑐1.𝑚1+𝑅𝑐1.𝑚1+⋯+𝑅𝑛.𝑚𝑛
𝑚1+𝑚1+..+𝑚𝑛 (4.2)
Trong đú:
Rci….Rcn – Cường độ chịu nộn tớnh toỏn của cỏc lớp đỏ, MPa m1,…mn - Chiều dày của cỏc phõn lớp đỏ, m
Thay số vào cụng thức (4.2) ta cú:
- Cường độ bền nộn trung bỡnh của đất đỏ núc lũ là:
𝑅𝑡𝑘𝑝 =63.0,258 + 45.3,729 + 13,5.2,058
0,258 + 3,729 + 2,058 = 35,04 𝑀𝑝𝑎
- Cường độ bền nộn trung bỡnh của đất đỏ núc lũ và nền lũ:
𝑅𝑐𝑐𝑝=63.0,258 + 45.3,729 + 13,5.5,725 + 45.3,603
0,258 + 3,729 + 5,725 + 3,603 = 32,96 𝑀𝑝𝑎
2. Xỏc định giỏ trị chuyển vị của đất đỏ núc lũ:
Lũ DVVT 14-5-19 nằm trong phạm vị chịu ảnh hưởng của khai thỏc lũ chợ đơn, giỏ trị chuyển vị núc và nền lũ được xỏc định theo cụng thức (2.6) như sau:
𝑈𝑘𝑝 = 𝑈𝑜𝑘𝑝+ 𝑈1. 𝑘𝑘𝑝. 𝑘𝑠𝑡. 𝑘𝑘 Trong đú:
𝑈𝑜𝑘𝑝 – Chuyển vị đất đỏ ở núc lũ trong cỏc đường lũ nằm ngang và nằm nghiờng khi chưa chịu ảnh hưởng của khai thỏc lũ chợ, được tớnh toỏn theo cỏc cụng thức (2.8):
𝑈𝑜𝑘𝑝 = 𝑈𝑡𝑘𝑝𝑘𝛼𝑘𝑠𝑘𝐵𝑘𝑡
𝑈𝑡𝑘𝑝 – Chuyển vị đất đỏ phụ thuộc vào giỏ trị cường độ khỏng nộn Rc của đất đỏ núc lũ và độ sõu đặt cụng trỡnh, được xỏc định theo hỡnh 2.4, 𝑈𝑡𝑘𝑝 = 80 𝑚𝑚;
kα – Hệ số ảnh hưởng của gúc nghiờng phõn lớp đất đỏ và hướng khai đào lũ
cú tương quan với phõn lớp đất đỏ, với gúc nghiờng phõn lớp đất đỏ của đường lũ α≤20° , lựa chọn theo bảng 2.2, kα =1,0;
ks – Hệ số xem xột đến ảnh hưởng của chiều rộng đường lũ, ks=0,2(b-1), thay
giỏ trị chiều rộng đường lũ b=4,03 m, xỏc định được ks=0,61;
kB – Hệ số tỏc động của cỏc đường lũ khỏc, đối với 1 đường lũ chọn kB=1,0; kt – Hệ số ảnh hưởng của thời gian đối với chuyển vị đất đỏ; lựa chọn theo đồ
thị hỡnh 2.5 với giỏ trị H/Rccp=350/32,96=10,6, xỏc định được kt = 1;
U1 – Chuyển vị đất đỏ trong vựng chịu ỏp lực tựa tạm thời gương lũ chợ khai
thỏc, được xỏc định theo đồ thị hỡnh 2.6, U1 = 350 mm;
kkp=0,8;
kst – Hệ số xem xột đến ảnh hưởng của diện tớch mặt cắt ngang đường lũ sau
lỳn, tra bảng 2.4 xỏc định được kst=1,0;
kk – Hệ số đặc trưng của chuyển vị tổng thể đất đỏ núc, xỏc định theo đồ thị
hỡnh 2.7, kk=0,45;
Thay cỏc giỏ trị trờn vào cụng thức (2.6) ta xỏc định được giỏ trị chuyển vị tại núc lũ Ukp như sau:
𝑈𝑘𝑝 = 54,5 + 350 ì 0,8 ì 1 ì 0,45 = 177,5 (mm)
3. Xỏc định tải trọng tỏc động lờn đường lũ (P)
Tải trọng tỏc động lờn một một đường lũ được xỏc định theo cụng thức (2.9): 𝑃 = 𝑃𝑁𝑘𝑝𝑘𝑝𝑟𝑏
Trong đú:
PN- Tải trọng đơn vị tiờu chuẩn xỏc định theo giỏ trị chuyển vị và chiều rộng đường lũ thiết kế; tra bảng bảng 2.5, PN=64,15 kPa;
kp – Hệ số đặc trưng cho sự chuyển tải và mức độ ẩm ướt của đường lũ; được
tớnh toỏn cho cỏc đường lũ mở vỉa theo bảng 2.6, đối với cỏc đường lũ chuẩn bị thỡ kp=1;
kpr – Hệ số ảnh hưởng của kỹ thuật xõy dựng đường lũ, xỏc định theo bảng 2.7,
đường lũ khai đào bằng phương phỏp khoan nổ mỡn kpr =1; b - Chiều rộng đường lũ; b=4,03 m;
Tổng hợp kết quả tớnh toỏn, xỏc định được tải trọng tỏc dụng lờn kết cấu chống thể hiện trong bảng 4.3 và 4.4 sau: