Thong tin khoa hoc cong nghe m o
CONG TAC CHONG GlC GU'ONG HA TRAN THAN VA ON DINH NOC KHU V y C NGA BA
stability of the immediate roof in fully mechanized mining face mainly depends on the roof stability in tip-to-face area. The roof stability in tip-to-face area and the relationship between support's working resistance and tip-to-face area distance in fully mechanized top-coal caving mining are analyzed by using numerical modeling software UDEC in this article.
Cao Shenggen Qian Minggao Liu Changyou
DH Cong nghe va Khai thac Mo Trung Qudc
1. Gidi thieu
Cae ket qua nghien cuU va quan trac thiic te eho thay, khi ap dung phuong phap pha hda phan tang trong khai thac CO gidi hoa ddng bo, vach true tiep tai guong gan nhu hoan toan duoc chd'ng giu bang dan chd'ng thuy lue, ehi khu viic nga ba la khdng duoc chdng va dieu nay can dUOc quan tam nhieu hOn. Thdng thudng, eae tai nan lien quan de'n vach ehCi yeu xay ra d khu viie nga ba khdng diigc chd'ng giu.
Khdng the tie'n hanh ddng thdi viee kiem soat hien tUOng bong ndc tai khu vUe nga ba va ha tran than tai gUL,'ng.
Viee dn dinh tai khu viie nga ba ehu yeu la diia vao edng tae dieu khien vach. Vi vay, xae djnh chd'ng tang cudng can duoc gan vdi tfnh dn dinh eua khu vUe nga ba. Trong bai nay, phan mem md hinh sd (UDEC) duoc ap dung de giai quyet nhung van de tren.
2. Ban chat chong tang cirdng
Tai trong len dan ehd'nf la do trong luong eija vach true tie'p va gia trong djnh ky sau khi pha huy vach eO ban.
Vach true tie'p dUde xem nhu Idp dja tang khdng the bj nen va ed kha nang t i i can
bang, trong luong toan bd QV do dan chdng tao ra. Neu chieu dai eua guong 16 6dgc xem la mdt don vi, thi:
Q1=Ih.L.y.
Trong dd:
Ih - Chieu eao vach tnJt tiep.
L - Chieu rdng gUOng Id, y - Trong luong rieng eija da't da.
Z/7 ed the 6ugc xae djnh bang edng thCre sau:
Ih + M= Kolh . Ih = M/(Ko-1)
Ndi chung, Ko = 1,15- 1,2 v]
vay Ih = (2- 4)M
Trong dd, M la chieu cao khai thac
Vi vay, tai trong cQa vach true tie'p tUOng t u nhu trpng lupng da't da va bang (2 - 4) lan chieu cao khai thac. He sd ddng hoc ij ludn 6\jgc sit dung de Ude tfnh tai trpng eua vach CO ban, thdng thudng tj = 2.V\
vay, khi xem xet tai trpng eua vach CO ban, tai trpng len dan chd'ng can tUOng tU trpng lupng da't da va bang (4 - 8) lan chieu cao khai thac.
Dieu nay da 6\jgc kiem ehCfng qua eae ket qua do tai Trung Qud'e. Hien trUdng eija 71 guong Id
Khi Zh/M > 1, thi P„= (6- 8)My
Khi 0,5M< Ih<M. thi P„=
(7-9)My
Khi Ih < 0,5M thi P „ phu thude vao khoang each chat tai va tai trpng khi xoay ndc.
Hinh 1. Dudng cong thdng ke giOa PJIh.y&Zh/M 3. Dudng cong P-Al
Tai 1 guong Id ha tran than thdng thudng, khi chieu eao vach true tiep khdng Idn lam, ed the sir dung hdi tu ndc - nen de danh gia tieu chuan chd'ng tang cudng va xae djnh mufc dp hpp ly eua nd. Hdi tu ndc - nen dupc xem la hpp ly khi tai miTc hdi tu nay ndc khdng bong ra va khdng tao ra dut gay dpc theo vach than, dam bao an toan trong khai thac. Do md'i quan he giua hdi tu ndc - nen va chd'ng tang cudng la mdt dudng cong hipebon (dUdng cong P-A/), nen eae budc de danh gia chdng tang cudng ed hpp IV hay khdng la each tfnh diem eua dp cong tdi da cua dUdng
KHCNM SO 6/2010* CNKT HAM L 6
Thong tin khoa hoc cong nghe mo
Bang 1. Cae thdng sdkhdi
Via Vach tri/c tie'p
Vach CO ban
Modun dan hoi khoi (Pa)
2,2x10' 2,5x10' 15x10'
Modun kha'u (Pa)
1,2x10' 1,2x10' 7x10'
Mat do
(N.m'j
1300 2500 2500
Goc ma sat(do)
15 30 40
Lire dinh ket(Pa)
1x10«
10x10^
30x10'
Do ben keo (Pa)
3,5x10' 3,5x10' 10x10' Bang 2. Cac thong sdbe mat phan each
Via Vach triic tie'p
Vach CO ban
Do curng vurng lien ket (Pa)
1x10' 5x10' 25x10'
Do cLirng vOrng lien ket khau
1x10' 5x10' 11x10'
Lire lien k&'t (Pa)
0 0 0
Goc ma sat lien ket (do)
30 0 40
Do ben keo lien ket (Pa)
0 0 0 hipebon. Diem dudng eong td'i
da ed the dddc xem la diem gidi ban hdi tu ndc - nen hpp ly de kiem tra dp dn djnh cua chdng tang eUdng.
Cac tfnh chat eo hpc cija vach triic tie'p (ke ca than ndc) CO ban da thay ddi. Md'i lien he giua hdi tu ndc - nen va chdng tang cudng 6\Jdc the hien tren hinh 2.
0.4
0.3
3 0.2
0.1
,
•
1=5^.,^
0 J«7S"
* j'lr
• «»20'
'
=?"::::3
UK) 20O 300 400
P(kN/>>r)
Hinh 2- Chdng tang cudng va hoi tu ndc - nen
Khdng cd diem dUdng cong td'i da tren hinh 2, vi vay chdng tang eUdng trong khai thac ha tran cO gidi hoa ddng bd khdng the 6\jgc xae djnh nhd hpi tu ndc - nen hpp ly.
4. Chong tang curdng va on djnh noc tai khu vufc nga ba
4.1. Xay diing mo hinh so: Md'i lien he giUa bong ndc
d khu viie nga ba va chdng tang eUdng 6dgc phan tfch nhd ap dung ehuong trinh UDEC. Chieu eao kha'u bang 2,5m va chieu eao than ndc la 8m. Than ndc 6dgc chia thanh cae khd'i nhd ed kfeh thUde 0,5 xlm^. Kfeh thUde eija khd'i ndc true tiep lan lupt la 1 x i ,5 m^
va 2 x 2 m^. Khoang each dut gay tai vach eo ban la 10m.
Quy md md hinh la 100 x 25 m^. Tai trpng gidi han tren eua md hinh bang trpng tai da d dp sau khai thac 300m. Gidi han dudi da an dinh, gidi han phai va trai 6\jgc an djnh theo chieu ngang, phfa tren la bien dang ban dau eua vach cd ban. Cae he sd bien ddi la P, y9 ,s. Lay dp sut lun d diem giUa khoang each nga ba lam tieu chuan de danh gia tfnh dn djnh cCia khu viie nga ba.
PhUdng phap tfnh toan nhu sau:
Tfnh toan ufng suat ban dau -> Khai thac than -^ Sii dung chd'ng tang eUdng -> Tinh toan bang chuong trinh UDEC ->Tie'n gUOng va khdng chd'ng bang dan chdng ban dau ->
Sit dung chd'ng tang cudng mdi -^ Ha tran than ndc ->
Tfnh toan bang ehUOng trinh UDEC -> Tfnh san lUpng.
Thdng sd tfnh toan 6ddc gidi thieu trong bang 1, 2.
4.2. Bong ndc d khu vuc nga ba (hinh 3j.
Ket qua tfnh toan nhUsau:
1. Bong ndc xay ra d khu vuc nga ba phu thude ehu yeu vao viec chdng tang cudng P va khoang each khu vUe nga ba s.
2. Khi khoang each khu viic nga ba s = 0, thi bat ke P bang bao nhieu, bong ndc d khu viic nga ba se khdng bao gid xay ra. Neu s = 3m, thi hien tupng bong ndc se xay ra.
3. Khi s = 0,5 - 1,5m thi bong ndc ed lien quan chat ehe den chd'ng tang cUdng.
Trong hinh 3, bong ndc xay ra khi P <300 kN/m\ Nhung neu P > 360 kN/ m\ thi eae khdi khu VUe nga ba ed the giuf 6dgc can bang tam thdi. Dieu nay eho thay rang tang cudng chdng ed the kiem soat dUde bong nde khi khoang each khu viic nga ba d trong pham vi nhat djnh.
4. Trang thai can bang sau khi bong nde gidng vdi vdm sup Id ma chieu eao ciia no phu thupe vao chdng tang
KHCNM s o S/2010* CNKT HAM LO
Thong tin khoa hoc cong nghe m o
1
TT"
I 1 , 1 , 1 1 1 , .1
jJlrUlj,J|J,-',',U, L i m j i u / i j i i v^Kffl^Hffl^MmwS
"^m mmmixB
%f »w/;;v 1 1Hinh 3. Hien tuang bong nde khu vue nga ba (s = Im, p= 7(f) (a) P = 180kN/m';(b)P = 300kN/m';(c) P = 360kN/m'; (d) P =540kN/m' cudng. Vf du nhu khi s = Im, p
= 70°, neu P > 360kN/m', bong nde khdng the xay ra;
Neu P = 300kN/ m^, cac khdi d khu viie nga ba bat dau sup Id nhUng chieu cao vdm sup Id dat mure td'i thieu. Neu P = 180kN/ m^, chieu eao nay dat mure Idn nha't va nde d trang thai khdng kiem soat.
4.3. Du&ng cong trong chong tang cudng va hoi tu ndc - nen dkhu vuc nga ba
Bang each quan sat sU dich ehuyen theo chieu doe Idn nhat cCia khu viie nga ba trong phuong phap ti'nh bang sd (vdi 3 khoang each khu vUe nga ba khae nhau: s = 0,5m, Im, 1,5m), ngudi ta da quan sat dupe hdi tu ndc - nen eCia khu VUe nga ba trong eae dieu kien chdng tang cudng khae nhau. Bang each hdi quy sU dich ehuyen, da hinh thanh mpt tap hpp dudng eong nhu sau (hinh 4).
Ket qua thu 6\jgc til eae dudng cong tren nhusau:
1. Khi khoang each khu viie nga ba s d trong pham vi nhat dinh, sU bien ddi eua s chi cd
the thay ddi gia th tuyet ddi ei!ia hpi tu nde d khu viie nga ba hon la toan bd hinh dang dudng eong P - A/^. Khoang each khu viic nga ba s cang dai thi gia tri tuyet dd'i eija hdi tu nde tai khu viie nga ba se cang Idn.
2. Hinh dang eua dudng eong P - A/^ bien ddi eung vdi sU thay ddi gde chdng hoae lue chd'ng theo phuong ngang.
Neu p = 70° hoae p = dCf thi hinh dang dudng eong P - A/^
gidng nhu mpt dUdng hipebon gan dung. Trong trUdng hpp nay, hdi tu nde A/^ d khu viic nga ba gan nhu khdng bj anh hudng khi P > 360kN/m\ Neu P < 360kN/m\ cd nghTa la giam sure chd'ng, thi dai luong A ^ tang len. Khi p = ' 6 0 ° ' t h i diem dp eong td'i da PQ eua dudng eong la 260kN/m^. Dieu nay ed nghTa la dai lupng A/^
tang nhanh khi P < 200kN/m^
va A/d giam di khi P >
260kN/m'.
3. Md'i lien he giUa hdi tu ndc - nen Idn nha't va chdng tang cUdng khdng gid'ng nhU mpt dudng hipebon gan dung
khi khai thac co gidi hda ddng bd. Ly do la ap liic bien dang quay eua vach co ban tac dung len vach true tie'p (dam vdm) ed the giam nhd bong nde true tie'p. Mae du chieu eao khai thac tang nhung tac ddng eua ap liie nen khdng thay ddi dang ke. Vi vay, cdng tae kiem soat dja tang tai guong ha tran than can dupc ehuyen sang khu viic nga ba, giUa guong than va dam nde eua dan chdng, la khu viic khdng dupc chdng.
4.4. Xac djnh chd'ng tang cudng tai guang ha tran than
Theo phan tfch ly thuyet va eae ket qua do dae hien trudng guong ha tran than, cd the tha'y rang tai trpng chdng tang cudng khdng tang theo chieu cao khai thac, trai lai, nd tham ehi edn tha'p hon d gUOng ha tran than ed eung dieu kien dja chat vdi pha hda phan tang. Ly do la vach triic tie'p la mdt khdi ed hinh dang thay ddi va nd cd the tiep nhan mpt phan, hoae tham chf toan bd ap liic bien dang ban dau eua vach eo ban. Vi vay, xae djnh chd'ng tang cUdng da trd thanh mdt van de ma rat nhieu nha nghien euU va ky thuat phai ddi mat. Viec thiet lap md'i lien he giUa chdng tang cUdng va dn djnh ndc d khu viie nga ba da tao ra mpt CO sd mdi de nghien euU chdng tang cudng.
TU nhung phan tfch tren, edng tae kiem soat dia tang d guong ha tran than ed the cd lien quan den tfnh dn djnh cija than ndc tai khu viic nga ba.
Cae yeu td anh hudng den tfnh dn djnh than nde bao gdm cac dae tfnh eo hpc, dp vd vun cua than ndc, khoang each
KHCNM SO 6/2010* CNKT HAM LO
Thong tin khoa hoc cong nghe m o
0.06 0.05-
^ 0.04 E
^ 0.03
3
0.02 0.01 0
O i - 0 . 5 m
" <-1.5in
' ^ ^ : £ - 0 < 3
0 . 1 0.08
*^ 0.04
100 200 300 400 SOO 6O0 PikNinf)
(«)
^ r
Q j = 0.5m
• J •= lin o / = 1.5m
"-0.
- i - .
- ^ - , '"-o-o
q.i 0.08
a^o.04 0.02
luO 200 300 40O 500 600 P < k N W )
O . - O . S m
• i = Im o » = 1.5m
100 200 3O0 400 500 600 P(kN/m')
Hinh 4. Mdi quan he giSra chdng tang cudng va hoi tu nde - nen dkhu vue nga ba
(a) Goc chong p= 60°; (b) Gdc chong p= 70°; (c) Gdc chong p= 8(fi khu viie nga ba cung nhU
chd'ng tang cUdng v.v... Theo dd, tfnh dn djnh eCia than ndc ed quan he triie tie'p den chdng tang cudng khi dp vd vun cung nhu eae dae tfnh cd hpc eua than nde 'dap ung dupc nhUng dieu kien ban dau (bang 1, 2). Cd mdt diem ud'n eong cue dai gia tri PQ d tren mdt trong nhUng dUdng eong hipebon - dUdng eong md'i lien he giua chdng tang cudng va hdi tu ndc - nen tai khu viic nga ba. Neu P < PQ, thi mure dd gia tang trong chd'ng tang cudng ed thd giam dang ke theo dai lUpng M^ eija hdi tu nde - nen tai khu viie nga ba.
Neu P > Po, thi dai lupng A/^
eua hdi tu nde - nen tai khu viic nga ba giam nhe, khi dd liie chdng tang them. Vi vay, chdng tang cudng tai gUOng ha tran than cd the dUpc xac dinh nhd hdi tu ndc - nen tai khu viic nga ba.
Tai trpng chd'ng theo do dae hien trudng se khdng tang theo chieu eao kha'u tai gUOng ha tran than va tham ehf cdn thap hon tai trpng chdng eua guong khai thac ap dung ed
gidi hda ddng bd truyen thd'ng.
Vi vay, ed y kien giam chd'ng tang cudng eCia dan chdng thuy liic pha hda phan tang trong thiet ke vi nd ft anh hudng tdi hdi tu ndc (hinh 2) nhUng lai anh hudng Idn de'n viee bong nde d khu viie nga ba (hinh 4). Tai gUOng ha tran than ket hpp pha hda phan tang, day manh chdng tang cudng (> P) la mdt phuong phap hieu qua de ha tran than ddng thdi tranh bong nde.
Ngoai ra, dai lupng PQ se bien ddi vdi gde chd'ng, eho tha'y hudng eua lUe chdng nam ngang. Dai lupng PQ se giam khi luc nay tang. Vi vay, de tang hieu suat chd'ng, thi liie chdng nam ngang cung can tang len.
5. Ket luan
1. Tai guong ha train than, neu chieu eao eiia nde true tie'p tang tii 2 den 4 lan, thi md'i lien he giUa dan chdng va dat da xung quanh khae xa so vdi md'i lien he giUa dan chdng va da't da xung quanh trong khai thac than theo phuong phap CO gidi hda ddng bp truyen thdng. Dudng cong lien he giua hpi tu ndc - nen va
ehdng tang cUdng khdng thudng xuyen la dudng hipebon, vi vay viec xae djnh tfnh dn cfinh eCia vach true tiep (gdm ca than nde) vdi hpi tu nde - nen tdi da la khdng can thiet.
2. Khi dp v6 vun va eae dac tfnh CO hpc cija than nde dap uhig dupc nhung dieu kien da eho thi dp dn djnh ndc tai khu viic nga ba ehCi yeu phu thude vao khoang each khu viie nga ba va ehdng tang eUdng. Neu khoang each khu viie nga ba nam trong pham vi nha't c^nh thi chieu eao vdm sut Id ed the giam va tham chf cae khdi trong khu viic nga ba cd the can bang tam thdi bang each tang eUdng ehdng.
Gia tang chd'ng tang cudng khdng the dieu khien pha sap ndc trong khu viie nga ba khi khoang each khu vUc nga ba VUpt qua gidi han eho phep.
3. Md'i lien he giiia ehdng tang cudng va hdi tu ndc d khu viie nga ba la dudng cong hipebon. S u bien ddi khoang each khu viic nga ba ehi cd the lam thay ddi gia trj tuyet ddi eCia hpi tu nde - nen tai khu viie nga ba hPn la hinh dang dudng eong. Muc tieu eua cdng tae kiem soat dja tang la tfnh dn djnh cua than nde tai khu viie nga ba trong khai thac ha tran than.
4. Chdng tang eUdng c6 the dupc xae djnh nhd dUdng eong lien he giiia ehdng tang cudng vdi hpi tu nde - nen tai khu vuc nga ba. De tien hanh edng tae kiem soat dia tang tai gUdng ha tran than can tang ehdng tang eUdng tdi tri sd an dinh, khdng dudi dai lUdng Po../.
Nguyen Qude Trung (dich theo Proceedings of 99' International workshopon Underground Thick seam Mining)
KHCNM SO 5/2010* CNKT HAM LO
