Nghiên cứu ảnh hưởng độ rộng trụ bảo vệ phía trên đối với biến dạng và phá hủy đường lò phía dưới khi khai thác các vỉa bằng gần nhau

Trong bài viết, lấy điều kiện đất đá ở mỏ than Tháp Sơn làm đối tượng nghiên cứu, sử dụng phần mềm Flac3D tiến hành xây dựng mô hình nhằm nghiên cứu biến dạng và phá hủy nóc lò nằm ở phía dưới trụ bảo vệ khi độ rộng của nó thay đổi, từ đó phân tích và đưa ra quy luật biến dạng và phá hủy nóc lò, xác định được độ rộng trụ bảo vệ hợp lý để nâng cao tính ổn định cho đường lò dọc vỉa nằm ở phía dưới trụ bảo vệ, nâng cao hiệu suất khai thác và giảm thiểu tổn thất than.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu ảnh hưởng độ rộng trụ bảo vệ phía trên đối với biến dạng và phá hủy đường lò phía dưới khi khai thác các vỉa bằng gần nhau TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH Nghiên cứu ảnh hƣởng độ rộng trụ bảo vệ phía trên đối với biến dạng và phá hủy đƣờng lò phía dƣới khi khai thác các vỉa bằng gần nhau Vũ Đức Quyết1,*, Vũ Ngọc Thuần1, Nguyễn Duy Cảnh2 1 Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh 2 Công ty cổ phần 397 - Tổng Công ty Đông Bắc *E-mail: quyetvu1980@gmail.com Tóm tắt: Việc để lại trụ bảo vệ ở vỉa than phía trên khi khai thác các vỉa than gần nhau có ảnh hưởng rất lớn đến biến dạng và phá hủy của đường lò ở vỉa than phía dưới. Thông qua phương pháp mô phỏng số, lấy số liệu điều kiện địa chất mỏ than Tháp Sơn thuộc tập đoàn Đại Đồng Trung Quốc làm bối cảnh, sử dụng phần mềm Flac3D tiến hành nghiên cứu đặc trưng biến dạng và quy luật phá hủy nóc lò khi độ rộng trụ bảo vệ tăng từ 5m đến 20m, kết quả cho thấy: độ rộng trụ bảo vệ có ảnh hưởng rất lớn đến biến dạng và phá hủy nóc lò nằm ở phía dưới trụ bảo vệ, khi độ rộng trụ bảo vệ tăng lên, diện tích vùng phá hủy nóc lò lúc đầu tăng sau giảm, chuyển vị nóc lò cũng biểu hiện đầu tăng sau giảm, đồng thời cũng biết được khi độ rộng trụ bảo vệ bằng 5m, diện tích phá hủy và chuyển vị nóc lò tại các mặt cắt đường lò nằm ở dưới trụ bảo vệ, cạnh trụ bảo vệ và ngoài trụ bảo vệ khác biệt không lớn. Điều này cho thấy, nếu lựa chọn hợp lý độ rộng trụ bảo vệ lưu lại khi khai thác vỉa than trên sẽ ít bị ảnh hưởng đến đường lò nằm ở phía dưới nó, nâng cao độ ổn định đường lò. Kết quả này là cơ sở lý luận và căn cứ để giải quyết vấn đề thường thấy khi khai thác các vỉa gần nhau có lưu lại trụ bảo vệ tại vỉa than ở trên. Từ khoá: Chuyển vị nóc lò, phá hủy nóc lò, trụ bảo vệ, vỉa than gần nhau. 1. GIỚI THIỆU Hiện tại, nhiều mỏ có các vỉa khai thác gần nhau, các trụ than lưu lại trong quá trình khai thác vỉa than phía trên (trụ bảo vệ) sẽ hình thành sự tập trung ứng suất ở vỉa than phía dưới, điều này ảnh hưởng đến sự ổn định của đường lò khai thác than phía dưới, lúc này đường lò biến dạng nghiêm trọng, việc chống giữ đường lò khó khăn và thường xuyên phải chống xén. Trên thực tế, các học giả chủ yếu đề xuất hai phương pháp để giải quyết vấn đề này, một là lựa chọn kết cấu chống giữ hợp lý và biện pháp kỹ thuật chống giữ tích cực có hiệu quả, hai là xác định vị trí hợp lý cho đường lò, không gian bố trí đường lò dọc vỉa khi khai thác vỉa gần nhau có thể bố trí so le trong, so le ngoài và bố trí chồng lên nhau so với đường lò phía trên. Hầu hết các học giả đề xuất bố trí đường lò ở trong vùng ứng suất thấp phía dưới vùng phá hỏa mới có thể bảo đảm sự ổn định cho đường lò dọc vỉa khai thác vỉa than bên dưới [1, 9]; Độ sâu phá hủy lớn nhất ở lớp đá trụ được tạo thành khi khai thác vỉa than phía trên là 25,3m, phân bố ứng suất tại lớp đá trụ phía dưới trụ bảo vệ không đồng đều, đường lò dọc vỉa khai thác của vỉa than phía dưới chịu tác dụng của áp lực không đều nên càng dễ xuất hiện ứng suất kéo cục bộ vượt quá giới hạn gây ra biến dạng và phá hủy đường lò [10]； Phá hủy nóc đường lò ở khu vực dưới trụ bảo vệ tương đối mạnh, trong quá trình khai thác rất dễ xảy ra sự cố sập đổ nóc lò, để ngăn ngừa hiện tượng sập đổ nóc lò cần phải tiến hành điều chỉnh độ dốc khai thác khi khai thác qua trụ bảo vệ, đồng thời giảm độ cao khai thác ở vị trí cách biên trụ bảo vệ 5m và đẩy tốc độ chu kỳ khai thác nhanh qua trụ bảo vệ [11]; Khi độ rộng trụ bảo vệ là 15m, trên tuyến mặt cắt ngang cách mép dưới của trụ bảo vệ theo phương thẳng đứng 4,2m, phân bố ứng suất thẳng đứng đối xứng qua tuyến giữa của trụ bảo vệ, giá trị ứng suất lớn nhất ở gần hai bên biên của trụ bảo vệ, tại tuyến giữa của trụ bảo vệ lại Kỷ yếu Hội nghị KHCN lần 7, tháng 5/2022 97 TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH không phải là nơi có ứng suất lớn nhất, phân bố ứng suất có dạng hình ―yên ngựa‖ [12]; Độ rộng của trụ bảo vệ có quan hệ với sự phân bố ứng suất tại vỉa than phía dưới trụ bảo vệ, độ rộng của trụ bảo vệ càng lớn thì hệ số tập trung ứng suất ở lớp đá trụ phía dưới nó càng lớn, khi ở cùng mức, hệ số tập trung ứng suất lớn nhất nằm ở mặt cắt giữa của trụ bảo vệ, đồng thời thông qua đo đạc thực tế tại hiện trường đã cho thấy, trong quá trình khai thác chiều rộng trụ bảo vệ lưu lại càng lớn biến dạng đường lò nằm ở vỉa than phía dưới càng lớn [13]. Từ tổng hợp ở trên cho thấy, ngoài việc sử dụng phương pháp đã nêu ở trên để nâng cao ổn định đường lò dọc vỉa khai thác vỉa than phía dưới, còn có thể lựa chọn độ rộng trụ bảo vệ hợp lý lưu lại ở vỉa than phía trên nhằm giảm thiểu sự tập trung ứng suất ở vỉa than phía dưới. Trong bài báo, lấy điều kiện đất đá ở mỏ than Tháp Sơn làm đối tượng nghiên cứu, sử dụng phần mềm Flac3D tiến hành xây dựng mô hình nhằm nghiên cứu biến dạng và phá hủy nóc lò nằm ở phía dưới trụ bảo vệ khi độ rộng của nó thay đổi, từ đó phân tích và đưa ra quy luật biến dạng và phá hủy nóc lò, xác định được độ rộng trụ bảo vệ hợp lý để nâng cao tính ổn định cho đường lò dọc vỉa nằm ở phía dưới trụ bảo vệ, nâng cao hiệu suất khai thác và giảm thiểu tổn thất than. 2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.1. Nội dung nghiên cứu Khi để lại trụ bảo vệ ở vỉa than phía trên, không chỉ xảy ra sự tập trung ứng suất ở trong trụ bảo vệ mà sự tập trung ứng suất còn xuất hiện ở phía dưới nó, độ rộng trụ bảo vệ thay đổi giá trị ứng suất tập trung cũng thay đổi, tạo nên sự phân bố ứng suất trong lớp đá trụ phía dưới trụ bảo vệ cũng khác nhau. Điều này ảnh hưởng rất lớn đến biến dạng và phá hủy ở nóc lò. Để nghiên cứu ảnh hưởng của trụ bảo vệ lưu lại ở vỉa than trên đối với biến dạng và phá hủy nóc lò phía dưới khi khai thác các vỉa than gần nhau. Trong bài báo này, nhóm tác giả chỉ nghiên cứu tr ...