Nghiên cứu quy luật phân bố vùng biến dạng dẻo tỷ lệ khấu – hạ trần ở lò Chợ Dài cơ giới hóa khai thác cho vỉa than dày

Nghiên cứu quy luật phân bố vùng biến dạng dẻo tỷ lệ khấu – hạ trần ở lò Chợ Dài cơ giới hóa khai thác cho vỉa than dày cho thấy khi tỷ lệ khấu - hạ trần giảm xuống, phá hủy dẻo trước gương khấu và than nóc và vùng biến dạng dẻo tăng lên.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu quy luật phân bố vùng biến dạng dẻo tỷ lệ khấu – hạ trần ở lò Chợ Dài cơ giới hóa khai thác cho vỉa than dàyTạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất Số 55 (2016) 19-26Nghiên cứu quy luật phân bố vùng biến dạng dẻo tỷ lệ khấu – hạtrần ở lò chợ dài cơ giới hóa khai thác cho vỉa than dàyBùi Mạnh Tùng1,*, Trần Văn Thanh1, Nguyễn Văn Quang11TrườngĐại học Mỏ - Địa chất, Việt NamTHÔNG TIN BÀI BÁOTÓM TẮTQuá trình:Nhận bài 24/6/2016Chấp nhận 29/7/2016Đăng online 30/8/2016Tỷ lệ khấu - hạ trần là một thông số quan trọng trong công nghệ khaithác hạ trần thu hồi than nóc. Do chiều dày của lớp than nóc và chiềucao khấu tăng lên dẫn đến sự biến đổi về tỷ lệ khấu - hạ trần, cũng nhưthay đổi quy luật sập đổ của than nóc đá vách, trạng thái phân bố ứngsuất xung quanh lò chợ. Bài viết dựa trên điều kiện địa chất lò chợ 8102mỏ TaShan - DaTong. Sử dụng mô hình số hóa UDEC2D, tiến hành phântích ảnh hưởng của tỷ lệ khấu - hạ trần đến quy luật phân bố biến dạngdẻo trước gương lò chợ. Kết quả nghiên cứu cho thấy: khi tỷ lệ khấu hạ trần giảm xuống, phá hủy dẻo trước gương khấu và than nóc vàvùng biến dạng dẻo tăng lên. Do đó thay đổi tỷ lệ khấu - hạ trần sẽ thayđổi trạng thái phân bố áp lực của than nóc, tạo điều kiện thuận lợi choquá trình phá hủy than nóc và điều khiển độ ổn định của gương lò chợ.Từ khóa:Lò chợHạ trầnTỷ lệ khấu - hạ trầnBiến dạng dẻoVỉa dày© 2016 Trường Đại học Mỏ - Địa chất. Tất cả các quyền được bảo đảm.1. Giới thiệuTheo thống kê ở một số nước có khai thácthan trên thế giới cho thấy (Goktay Ediz, D．W.Dixon Hardy, H. Akcakoca et al., 2006), trữlượng của các vỉa dày đến rất dày chiếm tỷtrọng lớn so với các vỉa mỏng và dày trungbình. Do vậy, muốn nâng cao được hiệu quả vàsản lượng than lò chợ, cần phải nghiên cứu lựachọn các tham số công nghệ khai thác hợp lý.Trong phạm vi nghiên cứu, tác giả lựachọn vỉa than số 3-5 tại mỏ TaShan - DaTong ởTrung Quốc làm đối tượng nghiên cứu. Vỉa__________________*Tác giả liên hệ.E-mail: buimanhtung@humg.edu.vnthan số 3-5 có chiều dày trung bình 20m. Cấutạo tương đối phức tạp, hiện tượng hợp táchphân vỉa nhiều, hệ khe nứt trong vỉa tương đốiphát triển, vỉa có có độ cứng trung bình, cườngđộ kháng nén trung bình của than 32MPa.Khoảng cách giữa các khe nứt nẻ trong vỉa từ15  25cm, góc khe nứt nẻ trung bình là550cm, than giòn dễ dập vỡ.Vách trực tiếp chủ yếu là cao lanh biếnchất, diệp than và có vùng đá nham thạch cứngxâm nhập. Chiều dày vách trực tiếp phân bốtương đối đồng đều, chiều dày trung bình đávách trực tiếp là 8m. Đá nham thạch có độcứng cấp IV theo phân loại Protodiaconop.Trang 19Bùi Mạnh Tùng và nkk/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 55 (19-26)2. Thiết lập mô hìnhThiết lập mô hình số hóa UDec2D (ItasaConsulting Group. 1996), dựa trên căn cứ địachất thực tế tại lò chợ 8102 mỏ TaShan Tậpđoàn than Da Tong. Lò chợ khai thác ở độ sâu300  500m, vỉa tương đối ổn định, góc dốc 2 100, bình quân 60, thuộc nhóm vỉa dốc thoải,sản trạng vỉa bằng phẳng, nứt nẻ phát triển.Tính chất cơ lý của đất đá và mặt tiếp xúctrong giữa các lớp được thể hiện ở Bảng 1,Bảng 2.Mô hình lực chọn chiều dài theo phươnglà trục x, theo chiều thẳng đứng là trục y, chiềudài là 400m, chiều cao là 160m, chiều sâu khaithác trung bình là 450m, chiều dày vỉa là 20m.Các phương án mô phỏng với chiều caokhấu là 3.6m, 5m và 6.5m tương ứng với tỷ lệkhấu - hạ trần là 1:4.55, 1:3 và 1:2.08.3. Phân tích kết quảSự dịch chuyển của khối đá vách cơ bản đãbị đứt gãy và nén ép của cả lớp đá vách cơ bảnlà nguyên nhân chính gây ra sự phá hủy củavách trực tiếp và than nóc. Biến dạng của khốiđá vách cơ bản chủ yếu do khối than phá hủyhấp thụ, còn mức độ phá hủy của vách trựctiếp tương đối nhỏ.Ảnh hưởng khi chiều cao khấu tăng lênđược phản ảnh qua mức độ phá hủy kéo, lởgương và sự phát triển của vùng biến dạngdẻo. Hình 1a, 1b và 1c; Hình 2a, 2b và 2c thểhiện trạng thái phân bố vùng phá hủy dẻoquanh lò chợ với tỷ lệ khấu - hạ trần thay đổikhi xuất hiện áp lực thường kỳ và sau khi xuấthiện áp lực thường kỳ.Đồ thị trên Hình 3 biểu thị sự biến đổivùng biến dạng dẻo phía trước gương lò chợkhi tỷ lệ khấu - hạ trần thay trong thời gian vàsau khi xuất hiện áp lực thường kỳ. Từ đồ thịcho thấy, tùy theo mức độ giảm của tỷ lệ khấu- hạ trần, trong thời gian áp lực thường kỳ xuấthiện vùng biến dạng dẻo trên than nóc pháttriển rộng ra, còn ở phần phía dưới gương lòchợ giảm hẹp lại.Sau khi áp lực thường kỳ xuất hiện, vùngbiến dạng dẻo của vách và trước gương lò chợđều phát triển rộng lên. Theo kết quả quan sátcho thấy, khi tỷ lệ khấu - hạ trần giảm đi, pháhủy dẻo của gương và than nóc tăng mạnh,vùng biến dạng dẻo tăng rộng ra, điều này tạođiều khiện thuận lợi cho công tác thu hồi thannóc, tuy nhiên cũng cần phải tăng cường quảnlý hiện tượng tụt nóc lở gương.Bảng 1. Tham số của đất đá trong mô hìnhTên lớpVách cơ bảnVách trực tiếp trênVách trực tiếp dướiVỉa thanTrụ trực tiếpTrang 20Mật độd/N·m325002500250014002679Mô đunkháng cắtK/Gpa2517.5123.212Trọng lượng Lực dính Góc nội Cường độthể tíchkếtma sát Kháng kéoG/GpaC/Mpaf/°t/Mpa184452102381.331.4350.931.21330.331.435.80.93Bùi Mạnh Tùng và nnk/Tạp chí Khoa học Kỹ thuật Mỏ - Địa chất 55 (19-26)Bảng 2. Tham số của mặt tiếp xúc trong mô hìnhTên lớpVách cơ bảnVách trực tiếp trênVách trực tiếp dướiVỉa thanTrụ trực tiếpĐộ cứngpháp tuyếnjkn/Gpa119757Độ cứngTiếp tuyếnjks/Gpa764.534.5Lực dínhkếtjcon/Mpa0.080.0600.040.04Góc nộima sátjfri/°353201515Cường độkháng kéojten/Mpa0.050.0400.020.04Bảng 3. Trạng thái phân bố vùng phá hủy của biến dạng dẻoChiều caokhấu, m3.6Khi xuất hiện áp lực5thường kỳ6.53.6Sau khi xuất hiện áp lực5thường kỳ6.5Thời gianKhoảng cách vùng biếndạng dẻo trước gương, m19.916.215.117.821.622.1Khoảng cách vùng biếndạng dẻo than nóc, m21.222.325.914.819.8 ...