Nghiên cứu độ ổn định của khối than đá xung quanh đường lò khi đào trong vỉa than có lớp kẹp sét mềm yếu

Bài viết "Nghiên cứu độ ổn định của khối than đá xung quanh đường lò khi đào trong vỉa than có lớp kẹp sét mềm yếu" dựa vào một phần điều kiện địa chất vỉa than 11 mỏ than Núi Béo, sử dụng phần mềm RS2 xây dựng mô hình với kích thước rộng x cao bằng 50x50m, đường lò được đào tại giữa mô hình với kích thước chiều cao x chiều rộng bằng 2,9x3,4m không lắp đặt kết cấu chống và có lắp đặt kết cấu chống để nghiên cứu đánh giá sự ổn định của khối than đá xung quanh đường lò trong các trường hợp vỉa than không có lớp kẹp, có 1 lớp kẹp, 2 lớp kẹp và 3 lớp kẹp sét mềm yếu, cùng với chiều dầy các lớp kẹp sét bằng 0,1m và 0,3m. Mời các bạn cùng tham khảo!
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu độ ổn định của khối than đá xung quanh đường lò khi đào trong vỉa than có lớp kẹp sét mềm yếu HỘI NGHỊ TOÀN QUỐC KHOA HỌC TRÁI ĐẤT VÀ TÀI NGUYÊN VỚI PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG (ERSD 2022)Nghiên cứu độ ổn định của khối than đá xung quanh đường lò khi đào trong vỉa than có lớp kẹp sét mềm yếu Đào Viết Đoàn* Trường Đại học Mỏ - Địa chấtTÓM TẮT Trong thực tế khi đào lò dọc vỉa than, vỉa than có thể chứa các lớp kẹp quặng, lớp kẹp bột kết hoặc lớpkẹp sét kết mềm yếu. Mức độ ổn định của khối than đá xung quanh đường lò dọc vỉa than có chứa lớp kẹpsét mềm yếu phụ thuộc vào nhiều yếu tố trong đó gồm vị trí, số lượng cũng như chiều dầy lớp kẹp sét.Bài viết dựa vào một phần điều kiện địa chất vỉa than 11 mỏ than Núi Béo, sử dụng phần mềm RS2 xâydựng mô hình với kích thước rộng x cao bằng 50x50m, đường lò được đào tại giữa mô hình với kíchthước chiều cao x chiều rộng bằng 2,9x3,4m không lắp đặt kết cấu chống và có lắp đặt kết cấu chống đểnghiên cứu đánh giá sự ổn định của khối than đá xung quanh đường lò trong các trường hợp vỉa thankhông có lớp kẹp, có 1 lớp kẹp, 2 lớp kẹp và 3 lớp kẹp sét mềm yếu, cùng với chiều dầy các lớp kẹp sétbằng 0,1m và 0,3m. Kết quả thấy được quy luật vùng phá hủy dẻo và chuyển vị của khối than đá xungquanh đường lò khi thay đổi số lượng và chiều dầy lớp kẹp sét mềm yếu. Từ kết quả nghiên cứu giúp chocác đơn vị thiết kế, thi công định hướng lựa chọn kết cấu chống cho đường lò khi thi công qua vỉa than cólớp kẹp sét mềm yếu.Từ khóa: Lò dọc vỉa than; lớp kẹp sét; biến dạng đường lò; kết cấu chống neo; mô phỏng số.1. Đặt vấn đề Đất đá kẹp và các dạng đá ổ cứng trong vỉa than xét về góc độ khai thác có ảnh hưởng lớn tới hiệu quảkhai thác, độ bền của thiết bị cơ giới hóa khấu gương và năng suất lao động, còn xét về góc độ đào lòtrong vỉa than có đất đá kẹp thì tùy thuộc vào loại đá kẹp, vị trí lớp kẹp, số lượng lớp kẹp, chiều dầy lớpkẹp mà mức độ ổn định của đường lò sau khi khai đào cũng khác nhau. Theo định tính trong trường hợpvỉa than có chứa lớp kẹp quặng hoặc lớp kẹp bột kết thì đường lò sau khi khai đào thường ổn định hơn khikhông chứa lớp kẹp hoặc lớp kẹp là sét kết mềm yếu, còn trong trường hợp vỉa than có chứa lớp kẹp sétmềm yếu có tính trương nở thì đường lò sau khi đào thường mất ổn định hơn khi không chứa lớp kẹp. Đãcó nhiều tài liệu nước ngoài nghiên cứu về độ ổn định của đường lò dọc vỉa than có chứa các lớp đá kẹpsét (Huang Qing Xiang và nnk, 2016; Zhang Ying Gui và nnk. 2014; Shao Shui Cai và nnk, 2014; WangJian Li, và nnk. 2016). Tại vùng than Quảng Ninh phần lớn các vỉa than ít nhiều đều chứa các lớp kẹp sétmềm yếu. Việc nghiên cứu độ ổn định của đường lò đào trong vỉa than có chứa lớp đá kẹp sét mềm yếuvùng Quảng Ninh đến này vẫn chưa có nhiều tài liệu được công bố. Bài viết dựa vào một phần điều kiệnđịa chất mỏ than Núi Béo, sử dụng phương pháp số mô phỏng các trường hợp trong vỉa than không có lớpkẹp sét, có 1 lớp kẹp sét, 2 lớp kẹp sét và 3 lớp kẹp sét, cùng với chiều dầy các lớp kẹp sét bằng 0,1m và0,3m, để nghiên cứu đánh giá sự ổn định của khối than xung quanh đường lò (trong đó trường hợp vỉathan có chứa 2 lớp kẹp sét với chiều dầy lớp kẹp sét bằng 0,3m là điều kiện thực tế tại vỉa than 11 mỏthan Núi Béo, còn các trường hợp khác là điều kiện giả định). Kết quả thấy được quy luật vùng phá hủydẻo và tổng chuyển vị của khối than đá xung quanh đường lò khi thay đổi số lượng và chiều dầy lớp kẹpsét mềm yếu. Từ kết quả nghiên cứu giúp cho các đơn vị thiết kế, thi công định hướng lựa chọn kết cấuchống cho đường lò khi thi công qua vỉa than có lớp kẹp sét kết mềm yếu.2. Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu2.1. Điều kiện địa chất Để nghiên cứu độ ổn định của đường lò dọc vỉa than có chứa các lớp kẹp sét bài viết sử dụng điều kiệnđịa chất vỉa than 11 của mỏ than Núi Béo (Công ty Cổ phần than Núi Béo – Vinacomin, 2013). Vỉa 11phân bố đều trên toàn khu mỏ, thuộc loại vỉa có chiều dày trung bình đến rất dày, chiều dày vỉa thay đổi* Tác giả liên hệEmail: daovietdoan@humg.edu.vn; daovietdoan@gmail.com 761từ 0,64  14,74m trung bình là 3,95m. Góc dốc vỉa thay đổi từ 50  550, trung bình 200. Vỉa có từ 0  8lớp đá kẹp, chiều dày lớp đá kẹp trung bình 1,61m. Trong nghiên cứu này lựa chọn khu vực vỉa có chiềudầy bằng khoảng 4,5m chứa 2 lớp kẹp sét kết mềm yếu có chiều dầy bằng 0,3m, góc dốc vỉa nhỏ coi nhưnằm ngang, trắc dọc cột địa tầng khu vực nghiên cứu thể hiện trên hình 1. Các trường hợp nghiên cứukhác gồm không có lớp kẹp, có 2 lớp kẹp sét mềm yếu, có 3 lớp kẹp sét kết mềm yếu, chiều dầy lớp kẹpbằng 0,1 m là giả định dựa trên điều kiện trắc dọc cột địa tầng hình 1. 1: 500 20 58.6 2.4 78.6 1.4 81.0 1.6 82.4 0.3 84.0 1.5 84.2 0.3 85.7 0.9 86.0 1.5 86.9 20.3 88.4 Hình 1. Trắc dọc cột địa tầng trường hợp 2 lớp kẹp sét dầy 0,3m2.2. Lập mô hình mô phỏng Để nghiên cứu độ ổn định của khối than đá xung quanh đường lò khi đào trong vỉa than có lớp kẹp sétmềm yếu sử dụng phần mềm RS2 xây dựng mô hình mô phỏng tính toán. Kích thước của mô hình, cao xrộng bằng 50x50m, kích thước đường lò chiều cao x chiều rộng bằng 2,9x3,4m. Mô hình mô phỏng và vịtrí kích thước đường lò thể hiện trên hình 2. Hình 2. Mô hình mô phỏng và vị trí kích thước đường lò Các tham số kích thước mô hình, kích thước đường lò, tham số tính chất cơ lý của các loại khối đá,k ...