Xác định áp lực mỏ cho lò chợ giá khung TT-11-4 mức -80/-30 vỉa 11 Công ty than Dương Huy để phục vụ công tác điều khiển đá vách

Công nghệ khai thác với điều khiển đá vách bằng phá hỏa toàn phần là phương pháp cho phép đá vách sập đổ vào khu vực khai thác nhằm tạo ra trạng thái cân bằng mới. Bài viết trình bày việc xác định áp lực mỏ cho lò chợ giá khung TT-11-4 mức -80/-30 vỉa 11 Công ty than Dương Huy để phục vụ công tác điều khiển đá vách.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Xác định áp lực mỏ cho lò chợ giá khung TT-11-4 mức -80/-30 vỉa 11 Công ty than Dương Huy để phục vụ công tác điều khiển đá vách TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH Xác định áp lực mỏ cho lò chợ giá khung TT-11-4 mức -80/-30 vỉa 11 Công ty than Dƣơng Huy để phục vụ công tác điều khiển đá vách Khƣơng Phúc Lợi1,*, Nguyễn Thị Nhƣ Hoa1 Lƣu Hải Dƣơng2, Nguyễn Văn Mạnh3 1 Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh 2 Công ty Cổ phần than Hà Lầm - Vinacomin 3 Công ty cổ phần 397 - Tổng Công ty Đông Bắc *E-mail: phucloicqn@gmail.com Tóm tắt: Công nghệ khai thác với điều khiển đá vách bằng phá hỏa toàn phần là phương pháp cho phép đá vách sập đổ vào khu vực khai thác nhằm tạo ra trạng thái cân bằng mới. Quá trình sập đổ đá vách tiềm ẩn nhiều nguy cơ mất an toàn cho không gian khai thác bên trong lò chợ và các khu vực xung quanh dưới ảnh hưởng của áp lực mỏ, khi bước sập đổ quá lớn có thể gây ra ―cú đấm vách‖ rất nguy hiểm. Khi bước phá hỏa quá ngắn, đất đá khó sập đổ phải phá hỏa cưỡng bức, khi đó có thể xảy ra hiện tượng rỗng nóc lớn phía sau lò chợ, từ đó áp lực sẽ tiếp tục dồn về phía gương than mạnh hơn có thể cộng hưởng dẫn đến lở gương tụt nóc phía trước lò chợ. Trên cơ sở các đặc tính vận động đất đá trong khu vực, bài viết sử dụng phương pháp tính toán áp lực mỏ theo giả thuyết dầm Consol để thực hiện các tính toán xác định các thông số áp lực mỏ tác động lên vì chống lò chợ 11-4 mức -80/-30 vỉa 11 (giá khung thuỷ lực di động) Công ty than Dương Huy, từ đó lựa chọn được bước phá hỏa ban đầu và bước phá hỏa thường kỳ phục vụ cho công tác điều khiển đá vách. Từ khoá: Trạng thái dịch chuyển, vì chống, áp lực, vách trực tiếp, vách cơ bản. 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Trong những năm trở lại đây, sản lượng khai thác than từ các lò chợ chống giữ bằng giá khung và giá xích, khấu gương khoan nổ mìn đã liên tục phát triển, từ 1,6 triệu tấn năm 2008 (chiếm 9,4% tổng sản lượng than hầm lò của Tập đoàn TKV) lên đến 8,76 triệu tấn năm 2018 (chiếm 43,5%). Tính đến thời điểm tháng 6/2021, Tập đoàn than Khoáng sản Việt Nam có 14 đơn vị khai thác than bằng phương pháp hầm lò với 152 lò chợ hoạt động đồng thời, trong đó có 74 lò chợ dài chống giữ bằng giá khung và giá xích, chiếm 48,68% [1]. Công nghệ khai thác than lò chợ chống giữ bằng giá khung và giá xích đã tạo ra những bước đột phá về sản lượng và năng suất lao động cũng như mức độ an toàn so với các công nghệ khai thác sử dụng vì gỗ hoặc những loại vì thủy lực đơn, giá thủy lực đã sử dụng trước đó. Hiện nay, giá khung và giá xích đã được áp dụng rộng rãi tại các đơn vị khai thác than hầm lò thuộc Tập đoàn TKV với công suất lò chợ trung bình khoảng 150 ÷ 180 nghìn tấn/năm. Tuy nhiên, trong thực tế áp dụng công nghệ khai thác than tại lò chợ hiện nay, việc áp dụng các loại hình chống giữ trong quá trình vận hành vẫn có những khu vực xảy ra đổ lò, xô lệch giá, khấu không vuông ke, tụt nóc, lở gương… Những hiện tượng trên xảy ra do những nguyên nhân khách quan là điều kiện địa chất vỉa thay đổi so với thiết kế ban đầu, nguyên nhân chủ quan là do quá trình vận hành công nhân không tuân thủ đúng quy trình khai thác, các biện pháp kỹ thuật an toàn theo thiết kế…[2]. Các nguyên nhân trên đều bắt nguồn từ việc đặt các vì chống làm việc không phù hợp với điều kiện áp lực mỏ trong thực tế. Do đó cần phải tính toán xác định áp lực mỏ khu vực lò chợ khai thác để lựa chọn được thiết bị chống giữ phù hợp đảm bảo khả năng mang tải với áp lực mỏ tương ứng, đồng thời xây dựng cơ chế và các biện pháp điều khiển áp lực mỏ phù hợp để đảm bảo an toàn trong quá trình sản xuất. Kỷ yếu Hội nghị KHCN lần 7, tháng 5/2022 65 TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH 2. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU 2.1. Cơ sở xác định áp lực mỏ theo giả thuyết dầm Consol Khi khấu than sử dụng phương pháp phá hỏa toàn phần làm mất cân bằng khối nguyên, đất đá có xu hướng di chuyển vào khoảng trống khai thác tạo ra các vùng áp lực và trạng thái cân bằng mới (hình 1 và hình 2). Hình 1. Biểu hiện áp lực mỏ khi khai thác phá hỏa toàn phần [3] Hình 2. Sơ đồ dịch chuyển địa tầng và các vùng áp lực quanh khu vực lò chợ [4] Đặc điểm biến dạng của đất đá mỏ khi khai thác phá hỏa toàn phần gồm 3 vùng đặc trưng (hình 2): I - vùng dịch chuyển hoàn toàn (áp lực suy giảm); IIa, IIb - vùng uốn võng lớn nhất; IIIa và IIIb - vùng nén ép của đá (áp lực tựa) [4]. Vùng I được giới hạn bởi các đường chéo dóng từ biên của khu khai thác với các góc dịch chuyển hoàn toàn ψ1 và ψ2. Trong khu vực này có vùng sập đổ của đá vách 4. Trong khối POQ, sau khi kết thúc dịch chuyển các lớp đá nằm ở vị trí song song với trạng thái ban đầu. Vùng áp lực tựa IIIa và IIIb được phân bố từ các đường biên dịch chuyển của địa tầng trên khu khai thác LB và MF tới các tuyến CD và GH, dóng qua đường biên của khu khai thác. Giữa vùng dịch chuyển hoàn toàn và vùng áp lực tựa là vùng uốn võng lớn nhất IIa và IIb. Trong đá trụ của vỉa hình thành vùng áp lực tựa IVa và IVb, vùng áp lực suy giảm VI và các vùng nâng nền không đồng đều Va và Vb. Trong những vùng áp lực tựa đá mỏ bị nén, còn ở những vùng áp lực suy giảm chúng bị kéo dãn về phía khu khai thác hình 3 [4, 5]. 66 Kỷ yếu Hội nghị KHCN lần 7, tháng 5/2022 TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH Hình 3. Đặc điểm vùng áp lực tựa xung quanh lò chợ Trên hình 4 cho thấy, giai đoạn đầu khi diện lộ vách không lớn, áp lực mỏ chủ yếu phân bố xung quanh lò thượng khai thác (hình 4a) phần đất đá sụp đổ chủ yếu là vách giả và vách trực tiếp sau đó mới lan dần sang vách cơ bản [6]. Trên hình 3b ...