Nghiên cứu độ ổn định khối đất đá – trạm quạt mức + 30 khi khai thác tận thu vỉa H10 Công Ty Cổ Phần Than Mông Dương – Vinacomin

Chia sẻ: Tưởng Trì Hoài | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:11

Thêm vào BST

Báo xấu

3
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết "Nghiên cứu độ ổn định khối đất đá – trạm quạt mức + 30 khi khai thác tận thu vỉa H10 Công Ty Cổ Phần Than Mông Dương – Vinacomin" dựa trên cơ sở điều kiện địa chất và mặt cắt địa chất theo phương khu vực trạm quạt, cửa lò mức + 30 của mỏ than Mông Dương sử dụng phần mềm RS2 xây dựng mô hình mô phỏng với kích thước chiều cao x chiều rộng bằng 326,8m x 450m, tính toán phân tích vùng phá hủy dẻo và biến dạng trong khối than đá gần mặt đất khi khai thác tận thu vỉa than H10 để lại trụ bảo vệ. Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu độ ổn định khối đất đá – trạm quạt mức + 30 khi khai thác tận thu vỉa H10 Công Ty Cổ Phần Than Mông Dương – Vinacomin

HỘI NGHỊ TOÀN QUỐC KHOA HỌC TRÁI ĐẤT VÀ TÀI NGUYÊN VỚI PHÁT TRIỂN BỀN VỮNG (ERSD 2022) Nghiên cứu độ ổn định khối đất đá – trạm quạt mức + 30 khi khai thác tận thu vỉa H10 Công Ty Cổ Phần Than Mông Dương – Vinacomin Đào Viết Đoàn*, Vũ Trung Tiến, Đỗ Anh Sơn Trường Đại học Mỏ - Địa chất TÓM TẮT Việc khai thác tận thu các vỉa than nằm gần mặt đất đang là một trong những bài toán tăng sản lượng, giảm chi phí đầu tư khai thác, tận thu tránh gây tổn thất lãng phí nguồn tài nguyên khoảng sản có ích. Bài viết dựa trên cơ sở điều kiện địa chất và mặt cắt địa chất theo phương khu vực trạm quạt, cửa lò mức + 30 của mỏ than Mông Dương sử dụng phần mềm RS2 xây dựng mô hình mô phỏng với kích thước chiều cao x chiều rộng bằng 326,8m x 450m, tính toán phân tích vùng phá hủy dẻo và biến dạng trong khối than đá gần mặt đất khi khai thác tận thu vỉa than H10 để lại trụ bảo vệ. Các phương án khai thác vỉa H10 trong mô hình từ biên giới về trung tâm với các bước như sau: bước 1 khai thác 10m, bước 2 khai thác tiếp 10m, bước 3 khai thác tiếp 30m, bước 4 khai thác tiếp 50m, bước 5 khai thác tiếp 70m. Kết quả tính toán cho phép khai thác tận thu vỉa than H10 và để lại trụ bảo vệ cách tâm trạm quạt mức + 30 cánh Đông bằng 50m thì khối đất đá nằm gần mặt đất và công trình trạm quạt mức + 30 cánh Đông không bị ảnh hưởng. Từ khóa: Khai thác tận thu; trụ bảo vệ; sụt lún; công trình trên mặt; mô phỏng số. 1. Đặt vấn đề Việc khai thác tận thu các vỉa than nằm gần mặt đất đang là một trong những bài toán tăng sản lượng, giảm chi phí đầu tư khai thác, tận thu tránh gây tổn thất lãng phí khoản sản có ích. Nhưng việc khai thác tận thu phần than còn lại của các vỉa nằm nông đang liên quan trực tiếp đến độ ổn định của các công trình trên mặt, liên quan trực tiếp đến sụt lún bề mặt đất. Để có thể khai thác tận thu được phần than còn lại của các vỉa nằm nông này cần phải dựa vào điều kiện cụ thể tại hiện trường, sử dụng các phương pháp tính toán có kể đến nhiều yếu tố để dự báo mức độ ảnh hưởng khi khai thác tận thu đến độ ổn định của các công trình trên mặt và sụt lún mặt đất. Tại các mỏ than hầm lò vùng Quảng Ninh mặc dù hiện nay đã khai thác xuống mức sâu (mức -300 ÷ - 450m) nhưng một số mỏ vẫn đang quan tâm khai thác phần than còn lại của các vỉa nằm nông (gần mặt đất) để tận thu khoáng sản, tận dụng các công trình mở vỉa đã có sẵn, giảm chi phí đầu tư, tăng sản lượng. Phần than còn lại của các vỉa nằm nông nếu khai thác có thể sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến độ ổn định của các công trình trên mặt (Khu nhà dân, các công trình quốc gia, đường, công trình phục vụ khai thác của mỏ, hồ, suối…vv). Việc tính toán để lại phần than, trụ than bảo vệ cũng đã được các mỏ dựa theo các quy định, các kinh nghiệm, các lý thuyết tính toán giới hạn khai thác để xác định. Tuy nhiên trong tính toán vẫn sử dụng các hệ số an toàn cao, hoặc một số các quy định có thể không còn phù hợp với kỹ thuật công nghệ khai thác, điều khiển áp lực hiện nay, hoặc là lựa chọn theo kinh nghiệm. Chính vì vậy cần có sự đánh giá, tính toán lại các giới hạn bảo vệ khi khai thác phần than còn lại của các vỉa than nằm nông để tân thu khoáng sản có ích. Đã có nhiều các công trình nghiên cứu ảnh hưởng khi khai thác các vỉa than nằm nông đến các công trình trên mặt, sụt lún mặt đất bằng phương pháp mô hình vật liệu tương đương, phương pháp mô phỏng số (Cai Lai Sheng 2008, Liu Chun Gui 2022, Ren Yan Fang và nnk 2017, Wang Zong Lin và nnk 2017, Wang Xiang Siong và nnk 2017). Nhưng các nghiên cứu này đều thực hiện trong các điều kiện hiện trường cụ thể. So sánh phương pháp nghiên cứu bằng mô hình vật liệu tương đương và mô phỏng số thì phương pháp mô hình vật liệu tương đương cần chi phí lớn, thời gian nghiên cứu dài, số lượng phương án nghiên cứu hạn chế, không kể đến nhiều yếu tố ảnh hưởng, phương pháp mô phỏng số có thể nghiên cứu được nhiều phương án, kể đến nhiều yếu tố ảnh hưởng, chi phí ít, thời gian nghiên cứu nhanh. Bài viết dựa trên cơ sở điều kiện hiện trường của mỏ than Mông Dương sử dụng phương pháp mô phỏng số tính toán khai thác tận thu vỉa than H10 để lại trụ bảo vệ đảm bảo an toàn không gây sụt lún mặt * Tác giả liên hệ Email: daovietdoan@humg.edu.vn; daovietdoan@gmail.com 770
đất và hư hỏng trạm quạt, cửa lò mức +30 cánh Đông mỏ than Mông Dương. 2. Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu 2.1. Hiện trạng công trình trên mặt mức + 30 mỏ than Mông Dương Tại trên mặt đất Khu cánh Đông mức + 30 mỏ than Mông Dương có bố trí trạm quạt và cửa lò để phụ vụ thông gió, đi lại, vận chuyển cho khai thác vỉa H10 và vỉa G9. Vỉa than H10 và G9 cách mặt đất nơi bố trí trạm quạt và của lò mức + 30 khoảng từ 100 ÷ 150 m. Cửa lò mức + 30 được đào và chống giữ bằng bê tông cốt thép lưu vì, còn trạm quạt được xây dựng bằng tường gạch. Tại trạm quạt này bố trí 2 quạt loại 2K56-N02.4, mặt bằng bố trí trạm quạt và cửa lò mức +30 thể hiện trên hình 1 (Công ty Cổ phần than Mông Dương - Vinacomin, 2018). Th- î ng TG(-250- :--170) G9C§ C§ (9) 0 V.G Th -19 -î MC ng DV Tg Lß iã, trô cV L- 97 ,5- :- + 30 K§ D2 -128.14 W3 -128.93 W4 Hình 1. Mặt bằng khu vực trạm quạt, cửa lò mức +30 Khu cánh Tây vỉa than H10 đã khai thác lò chợ từ mức -100 ÷-170 bằng hệ thống khai thác gương lò chợ xiên chéo, khấu từ biên giới vào trung tâm kết hợp giàn mềm ZRY để lại trụ bảo vệ cách tâm trạm quạt khoảng 130m. Trong quá trình khai thác trên mặt bằng mức + 30 trạm quạt và cửa lò chưa bị ảnh hưởng, bề mặt đất chưa thấy xuất hiện các vết rạn nứt. 2.2. Điều kiện địa chất khu vực nghiên cứu Đặc điểm địa chất công trình - địa chất thuỷ văn khu vực vỉa H10 dưới trạm quạt và cửa lò mức + 30 như sau (Công ty Cổ phần than Mông Dương - Vinacomin, 2017). 2.2.1. Điều kiện địa chất công trình 1) Đặc điểm ĐCCT của đá vách 1 Vách có chiều dầy từ 86,7  94,3m (đến trụ vỉa II11) trung bình là 90,5m gồm các loại bột kết, cát kết, sạn kết nằm xen kẽ nhau tương đối rắn chắc có hệ số kiên cố f = 5,4  9,1 trung bình fTB = 7,25. - Vách trực tiếp là loại bột kết dầy từ 2,6  12,2m trung bình bằng 7,4m màu xám sáng, xám đen phân lớp 0,2  0,4m có cường độ kháng nén ntb = 540,2 Kg/cm2, cường độ kháng kéo k = 66,41 Kg/cm2, tỷ trọng bằng 2,75 T/m3, thể trọng bằng 2,67 T/m3, hệ số kiên cố của khối đá trung bình fTB = 6,09. - Vách cơ bản có chiều dầy từ 82,4  91,9 m trung bình bằng 87,2m, thành phần là các loại cát kết, bột kết. Cát kết hạt mịn đến hạt thô chiếm 66%, phân lớp từ 0,3  0,6m tương đối rắn chắc hệ số kiên cố f = 9,1 cường độ kháng nén ntb = 916,34 Kg/cm2, cường độ kháng kéo k = 90,17 Kg/cm2, tỷ trọng bằng bằng 2,77 T/m3, thể trọng bằng 2,72 T/m3. Bột kết chiếm 25% cường độ kháng nén trung bình ntb = 540,2 Kg/cm2, cường độ kháng kéo ktb = 61,4 Kg/cm2, hệ số kiên cố trung bình fTB = 5,4. 2) Đặc điểm ĐCCT của đá trụ: Trụ trực tiếp có chiều dầy từ 8,1  24,9m, trung bình bằng 16,5m thành phần là loại bột kết, cát kết màu xám nâu đến xám sáng phân lớp từ 0,2  0,6m, hệ số kiên cố trung bình fTB = 5,34. 771
2.2.2. Đặc điểm địa chất thuỷ văn + Trong quá trình đào các đường lò cơ bản sản xuất trong khu vực khai thác các gương than khô không thấy nước xuất lộ. + Trên vách của vỉa H10 khu vực lò chợ gồm cát kết và bột kết, phía trên là vỉa II11, I12 đã khai thác lên tới lộ vỉa, khoảng cách từ vách của vỉa H10 đến trụ của vỉa II11 từ 89,2  125,3m. Trên mặt địa hình là các moong khai thác cũ II11, I12 đã được lấp đảm bảo khi có mưa nước mưa tự chảy ra suối, một phần nước mưa ngấm qua đất đá đổ thải xuống các moong cũ và lò cũ của vỉa I12 và II11 nằm trên vỉa H10. + Hiện tại vào mùa mưa nước ở lò DV -97,5 H10 cánh Đông, DV -97,5 II11 cánh Đông chảy ra nhiều, đặc biệt là lò DV -97,5 II11 cánh Đông khi có mưa nước sẽ ngấm xuống chỉ sau 14  24h tùy vào lượng mưa. + Mặt cắt địa chất: Hai mặt cắt vuông góc khu vực trạm quạt, cửa lò mức +30 thể hiện trên hình 2 (Công ty Cổ phần than Mông Dương - Vinacomin, 2018). Từ hai mặt cắt địa chất này ta có thể thấy được chiều dây vỉa, thế nằm của vỉa, vị trí tương đối của vỉa H10 đối với các lớp đá, vỉa than khác lân cận và vị trí tương đối của phần than cần thu hồi với mặt đất cũng như công trình trạm quạt, cửa lò mức + 30. Đây cũng chính là mặt cắt phục vụ cho công tác xây dựng mô hình số mô phỏng. 100 100 200.0000 450.0000 50 50 0 0 -50 -50 I12 V?a 1 II1 V?a XV -97.5 CÐ Lò DV-97,5 H10 DV-97,5 G9 CÐ -100 DV -100 II11 CÐ CÐ d? ki?n -100 BX -170 -:--100 H10 CÐ BXTG -250-:--120 G9 CÐ BX -170 -:--130 -150 BX -170-:--100 H10 CÐ -150 II11 CÐ DV -170H10 CÐ DV -170 II11 CÐ H10 V?a BX -250-:--170 G9CÐ 50.0000 -200 -200 G9 V?a Thg TG -250-:--97,5 II11 CÐ K8 V?a XV -250 CÐ-BMD DV -250H10 CÐ -250 -250 -300 -300 Hình 2. Mặt cắt địa chất theo hướng dốc và theo phương khu trạm quạt, cửa lò mức +30 2.3. Xây dựng mô hình và tham số đầu vào 2.3.1. Kích thước mô hình Để nghiên cứu ảnh hưởng khi khai thác tận thu vỉa than H10 đến độ ổn định khối đất đá gần mặt đất bên trên có trạm quạt, của lò mức + 30 sử dụng phần mềm RS2, đây là phần mềm được sử dụng phổ biến trong lĩnh vực khai thác mỏ, có đặc điểm dễ sử dụng, mô phỏng được thế nằm thực tế của các lớp đất đá, chiều dầy các lớp đất đá, các đặc tính của lớp đất đá, mặt trượt, phay phá đứt gãy, mực nước ngầm..vv. Mô hình mô phỏng được xây dựng dựa trên cơ sở điều kiện địa chất, mặt cắt địa chất theo phương đi qua khu vực trạm quạt và cửa lò mức + 30 có kích thước chiều cao x chiều rộng bằng 326,8 x 450m thể hiện trên hình 3. 772
Hình 3. Mô hình mô phỏng các lớp đất đá và than mặt cắt địa chất theo phương 2.3.2. Tham số đầu vào của mô hình Dựa vào điều kiện địa chất công trình, địa chất thủy văn tại mục 2.2 các tham số cơ lý của khối đá, khối than đưa vào tính toán trong mô hình theo bảng 1 như sau: Bảng 1. Tham số cơ lý khối than đá đưa vào mô hình Tham số Đơn vị Giá trị Tham số Đơn vị Giá trị Tham số đá cát kết Tham số đá bột kết Độ bền nén MPa 87 Độ bền nén MPa 54 Mô đun đàn hồi MPa 7891 Mô đun đàn hồi MPa 466 Dung trọng MN/m3 0.026 Dung trọng MN/m3 0.026 Hệ số Poát xông - 0.2 Hệ số Poát xông - 0.2 Tham số đá sét kết Tham số khối than Độ bền nén MPa 25 Độ bền nén MPa 20 Mô đun đàn hồi MPa 662 Mô đun đàn hồi MPa 429 Dung trọng MN/m3 0.027 Dung trọng MN/m3 0.014 Hệ số Poát xông - 0.2 Hệ số Poát xông - 0.12 2.4. Phương án khai thác vỉa H10 Để nghiên cứu ảnh hưởng khi khai thác tận thu vỉa than H10 cánh Đông đến độ ổn định của khối đất đá và công trình trạm quạt, cửa lò mức + 30 trong mô hình tính toán sử dụng phương án khai thác vỉa H10 là khai thác từ biên giới vào trung tâm và để lại trụ bảo vệ tính từ tâm trạm quạt mức + 30 bằng 50m. Trình tự khai thác trong mô hình từ biên vào trung tâm như sau: bước 1 khai thác 10m, bước 2 khai thác tiếp 10m, bước 3 khai thác tiếp 30m, bước 4 khai thác tiếp 50m, bước 5 khai thác tiếp 70m thể hiện trên hình 4. 773
Hình 4. Phương án mô phỏng khai thác vỉa than H10 3. Kết quả và thảo luận Để đánh giá mức độ ảnh hưởng của khối đất đá gần mặt đất và công trình trạm quạt, cửa lò mức +30 dưới đây sẽ trình bày các kết quả tính toán ứng suất địa tầng sigma 1, sigma 3, vùng phá hủy dẻo và biến dạng trong khối đá. 3.1. Kết quả tính toán ứng suất địa tầng Kết quả tính toán ứng suất địa tầng sigma 1 và sigma 3 trong khối đá của mặt cắt địa chất tuyến theo phương tại vị trí trạm quạt cửa lò mức +30 thể hiện trên hình 5 và 6. Hình 5. Phân bố ứng suất địa tầng sigma 1 mặt cắt mô phỏng theo phương Từ kết quả mô phỏng có thể rằng ứng suât sigma 1 và sigma 3 phân bố trong mô hình đều có kết quả ứng với các giả thuyết về ứng suất là tăng dần theo độ sâu (ứng suất địa tầng γH, trong đó γ- Trọng lượng thể tích của khối đá, H là độ sâu điểm tính toán ứng suất). Với kết quả mô phỏng ứng suất như trên ta thấy rằng mô hình xây dựng để mô phỏng thể hiện giá trị ứng suất tăng dần theo chiều sâu như vậy phù hợp với lý thuyết về ứng suất theo phương thẳng đứng trong khối đá. Cũng từ kết quả phân bố ứng suất địa tầng trên hình 5 và hình 6 ta thấy rằng, ứng suất sigma 1 và sigma 3 tăng dần theo chiều sâu của các lớp đất đá. Tại trên bề mặt mô hình ứng suất đều bằng 0 và tăng dần xuống đáy mô hình, đến độ sâu -350m ứng suất sigma 1 bằng khoảng 8,1MPa, còn ứng suất sigma 3 bằng khoảng 4MPa. Như vậy ứng suất sigma 1 trong khối đá bằng khoảng 2 lần ứng suất sigma 3. 774
Hình 6. Phân bố ứng suất địa tầng sigma 3 mặt cắt mô phỏng theo phương 3.2 Phân tích vùng biến dạng dẻo trong khối đá Kết quả mô phỏng vùng biến dạng dẻo trong khối đá xung quanh lò chợ khi khai thác 10 m và 20m vỉa H10 từ biên giới về trung tâm thể hiện trên hình 7 và hình 8 Hình 7. Vùng biến dạng dẻo trong khối đá khi khai Hình 8. Vùng biến dạng dẻo trong khối khi khai 10m từ biên giới về trung tâm đến 20m từ biên giới về trung tâm Từ kết quả mô phỏng theo hình 7 cho thấy sau khi khai thác 10m từ biên giới về trung tâm thì quá trình biến dạng dẻo đã xuất hiện trong khối đá xung quanh khu vực lò chợ, nhưng do khoảng tiến gương nhỏ nên khu vực ảnh hưởng chỉ giới hạn trong phạm vi lớp đá sét kết lân cận nóc nền lò chợ, phạm vi vùng biến dạng dẻo bằng khoảng 3m. Kết quả mô phỏng theo hình 8 cho thấy vùng biến dạng dẻo trong khối đá xung quanh lò chợ khi tiếp tục khai thác vỉa H10 về phía trung tâm 10 m thì vùng biến dạng dẻo phát triển mở rộng cả theo phương thẳng đứng và theo phương ngang, vùng biến dạng dẻo phát triển mạnh trong khối đá trên nóc lò chợ, do khoảng cách tiến gương tăng thêm 10m nên khu vực ảnh hưởng biến dạng dẻo bắt đầu phát triển mở rộng lên trên lớp đá bột kết, phạm vi biến dạng dẻo lớn nhất xuất hiện tại giữa nóc lò chợ khoảng 5m. Kết quả mô phỏng vùng biến dạng dẻo trong khối đá xung quanh lò chợ khi tiếp tục khai thác 50 m và 100m vỉa H10 từ biên giới về trung tâm thể hiện trên hình 9 và hình 10. 775
Hình 9. Vùng biến dạng dẻo trong khối đá khi khai Hình 10. Vùng biến dạng dẻo trong khối đá khi khai 50 m từ biên giới về trung tâm 100 m từ biên giới về trung tâm Từ kết quả mô phỏng trên hình 9 cho thấy sau khi khai thác tiếp 30m vỉa H10 (tức bằng 50 m tính từ biên giới vào trung tâm) thì vùng phá hủy dẻo tiếp tục phát triển mở rộng cả theo phương thẳng đứng và theo phương ngang vào sâu bên trong khối đá, nhưng vùng phá hủy dẻo trong khối đá theo phương thẳng đứng phát triển mạnh hơn theo phương ngang. Điều này được giải thích là do lúc này khoảng cách khai thác đã đủ lớn các lớp đất đá trên nóc lò chợ bị gẫy sập đổ vào trong lò chợ nên phá hủy dẻo phát triển sâu hơn vào trong khối đá phía trên nóc. Trong trường hợp này phạm vi vùng phá hủy dẻo bằng khoảng 15 m. Từ kết quả mô phỏng trên hình 10 cho thấy sau khi khai thác tiếp 50 m vỉa H10 (tức bằng 100 m tính từ biên giới vào trung tâm) thì vùng phá hủy dẻo tiếp tục phát triển mở rộng cả theo phương thẳng đứng và theo phương ngang vào sâu bên trong khối đá, do lúc này khoảng cách khai thác đã đủ lớn nên phạm vi vùng biến dạng dẻo phát triển sâu hơn vào trong khối đá, vùng phá hủy dẻo tiếp tục phát triển mạnh trong khối đá trên nóc lò chợ, do khoảng cách tiến gương tăng thêm 50m nên khu vực ảnh hưởng phá hủy dẻo tiếp tục phát triển mở rộng vào lớp đá bột kết trên nóc lò chợ và bắt đầu phát triển vào lớp đá sét kết, lớp than của vỉa II.11 bên phía trên vỉa H10. Tại lớp đá cát kết do có độ cứng lớn nên vùng phá hủy dẻo chưa hình thành tại lớp đá này. Trong trường hợp này phạm vi phá hủy dẻo bằng khoảng 50m tính từ nóc lò chợ. Kết quả mô phỏng vùng biến dạng dẻo trong khối đá xung quanh lò chợ khi tiếp tục khai thác vỉa H10 từ biên giới về trung tâm 170 m và để lại trụ bảo vệ cách trạm quạt, cửa lò + 30 bằng 50m thể hiện trên hình 11. Hình 11. Vùng biến dạng dẻo trong khối đá khi khai thác 170 m vỉa H10 từ biên giới về trung tâm Từ kết quả mô phỏng ta thấy sau khi khai thác tiếp 70m vỉa H10 (tức bằng 170 m tính từ biên giới vào trung tâm) để lại trụ bảo vệ cách trạm quạt và cửa lò mức + 30 bằng 50 m thì vùng phá hủy dẻo tiếp tục phát triển chủ yếu trên nóc lò chợ tại các lớp đá mềm yếu ở cánh Đông và khối đá mềm yếu, đất đổ thải tại cánh tây vỉa H10 còn khu vực vị trí trạm quạt vùng biến dạng dẻo xuất hiện cục bộ. Điều này được giải thích là khu vực khối đá cánh Đông nằm trực tiếp bên trên nóc lò chợ, khoảng cách khá gần nên bị ảnh phá hủy, còn tại khu vực cánh Tây do là vùng đất đắp, đất đổ thải nên khối đá này có độ ổn định kém, chính vì vậy tại hai vùng này đều xuất hiện biến dạng phá hủy trong khối đất đá. Vùng cửa lò trạm quạt do cấu tạo địa chất có 1 lớp đá sạn kết cứng vững nằm bên dưới nên ổn định hơn và mức độ ảnh hưởng ít 776
vì vậy các phá hủy dẻo cũng chỉ thấy xuất hiện cục bộ. 3.3. Phân tích vùng biến dạng trong khối đá Kết quả mô phỏng vùng biến dạng trong khối đá khi khai thác 10 m vỉa H10 khấu từ phía biên giới về trung tâm thể hiện trên hình 12. Hình 12. Biến dạng trong khối đá khi khai thác 10 m vỉa H10 từ biên giới về trung tâm Từ kết quả mô phỏng cho thấy sau khi khai thác vỉa H10 khấu từ biên về trung tâm bằng 10m thì trong phạm vi xung quanh lò chợ có sự xuất hiện biến dạng nhỏ, vùng biến dạng chỉ tập trung trên nóc lò chợ tại lớp đá sét kết, còn các lớp nằm sâu bên trong khối đá chưa bị ảnh hưởng. Cũng từ hình ảnh kết quả mô phỏng cho thấy tổng giá trị biến dạng trong khối đá tại tất cả các vị trí gần mặt đất và khu vực cửa lò trạm quạt mức + 30 đều bằng 0. Kết quả mô phỏng vùng biến dạng trong khối đá khi khai thác 20 m vỉa H10 từ phía biên giới về trung tâm thể hiện trên hình 13. Hình 13. Biến dạng trong khối đá khi tiếp tục khai thác 20m vỉa H10 từ biên giới về trung tâm Từ kết quả mô phỏng cho thấy sau khi tiếp tục khai thác 20 m vỉa H10 biên giới về trung tâm thì vùng biến dạng trên nóc lò chợ phát triển mở rộng vào khối đá trên nóc, giá trị biến dạng trên nóc lò chợ đã tăng lên, nhưng cũng chỉ xuất hiện chủ yếu tại các lớp đá nóc gần lò chợ còn tại vị trí gần mặt đất cũng chưa xảy ra biến dạng. Cũng theo kết quả hình ảnh mô phỏng thì tổng giá trị biến dạng trong khối đá tại tất cả các vị trí gần mặt đất và khu vực cửa lò trạm quạt mức + 30 đều bằng 0. Kết quả mô phỏng vùng biến dạng trong khối đá khi khai thác 50m vỉa H10 từ phía biên giới về trung tâm thể hiện trên hình 14. 777
Hình 14. Biến dạng trong khối đá khi khai thác 50 m vỉa H10 từ biên giới vào trung tâm Từ kết quả mô phỏng cho thấy sau khi khai thác 50 m vỉa H10 từ biên giới về trung tâm thì vùng biến dạng tiếp tục phát triển mở rộng vào sâu bên trong khối đá, và lan rộng ra lên trên khối đá gần mặt đất, khối đá ở vị trí gần mặt đất đã xảy ra biến dạng nhỏ, giá trị biến dạng tại các vị trí khác nhau là khác nhau, tại vị trí cánh Đông gần khu vực khai thác giá trị biến dạng lớn nhất và bằng 1mm, còn các vị trí khác giá trị biến dạng không đáng kể và bằng khoảng 0,075mm. Như vậy có thể thấy rằng khi khai thác 50 m vỉa H10 từ biên giới về trung tâm thì khối đá gần mặt đất bắt đầu có sự ảnh hưởng nhưng không đáng kể. Như vậy với giá trị biến dạng này sẽ không ảnh hưởng đến sự làm việc của trạm quạt cũng như các công trình trên mặt khu vực trạm quạt cửa lò mức +30. Kết quả mô phỏng vùng biến dạng trong khối đá khi khai thác 100 m vỉa H10 từ phía biên về trung tâm thể hiện trên hình 15. Hình 15. Biến dạng trong khối đá khi khai thác 100 m vỉa H10 từ biên giới về trung tâm Từ kết quả mô phỏng cho thấy sau khi khai thác 100 m vỉa H10 từ biên giới về trung tâm thì vùng biến dạng tiếp tục phát triển mở rộng lên trên khối đá gần mặt đất cả về chiều rộng và chiều cao. Khối đá ở vị trí gần mặt đất tiếp tục xảy ra biên dạng, tại các vị trí khác nhau thì giá trị biến dạng cũng khác nhau, tại vị trí cánh Đông gần khu vực khai thác mức độ biến dạng lớn nhất và bằng 3,85 mm, tại vị trí trạm quạt cửa lò giá trị biến dạng bằng 1,4 mm còn các vị trí khác giá trị biến dạng không đáng kể bằng khoảng 0,035 ÷ 0,07 mm, như vậy có thể thấy rằng khi khai thác 100 m vỉa H10 từ biên giới về trung tâm thì khối đá gần mặt đất tiếp tục có sự ảnh hưởng nhưng cũng không đáng kể. Như vậy ta thấy rằng với giá trị biến dạng này thì sẽ không ảnh hưởng đến vận hành của trạm quạt và các công trình trên mặt bằng mức + 30. Kết quả mô phỏng vùng biến dạng trong khối đá khi khai thác 170 m vỉa H10 từ phía biên giới về trung tâm thể hiện trên hình 16. 778
Hình 16. Biến dạng trong khối đá khi khai thác 170 m vỉa H10 từ biên giới về trung tâm Từ kết quả mô phỏng cho thấy sau khi khai thác 170 m vỉa H10 từ biên giới về trung tâm để lại trụ bảo vệ cách khu vực cửa lò và trạm quạt mức + 30 bằng 50 m thì khối đá ở vị trí gần mặt đất tiếp tục xảy ra biên dạng mở rộng lên trên mặt đất. Giá trị biến dạng tại các vị trí khác nhau cũng khác nhau, tại vị trí cánh Đông gần khu vực khai thác mức độ biến dạng lớn nhất và bằng 1,05 cm, tại vị trí trạm quạt cửa lò mức +30 giá trị biến dạng bằng 6 mm. Như vậy có thể thấy rằng khi khai thác 170 m vỉa H10 từ biên giới về trung tâm thì khối đá gần mặt đất tiếp tục bị dịch chuyển nhưng giá trị dịch chuyển cũng không đáng kể. Tại vị trí biến dạng lớn nhất bằng 1,05 cm không nằm tại trạm quạt, còn tại vị trí tâm trạm quạt giá trị biến dạng của khối đá bằng 6 mm giá trị biến dạng này chưa gây ảnh hưởng đến trạm quạt. Từ kết quả mô phỏng trên nhận định khi khai thác tận thu 170 m vỉa H10 và để lại trụ bảo vệ 50 m sẽ không gây ảnh hưởng đến công trình trạm quạt và cửa lò mức + 30. 4. Kết luận Dựa vào điều kiện địa chất, mặt cắt địa chất khu cửa trạm quạt cửa lò mức + 30 đã xây dựng mô hình mô phỏng khai thác tận thu than vỉa H10 ảnh hưởng đến độ ổn định của khối đá gần mặt đất và công trình trạm quạt cửa lò mức + 30 mỏ than Mông Dương. Kết quả mô phỏng cho thấy khi chiều dài khai thác lớn hơn 50 m khối đá gần mặt đất bắt đầu có sự ảnh hưởng, nhưng khi khai thác với chiều dài theo phương đến 170 m để lại trụ bảo vệ đến tâm trạm quạt bằng 50 m thì khối đá trên bề mặt đất vị trí trạm quạt cửa lò mức + 30 có tổng biến dạng bằng khoảng 0,6 mm, mặt khác công trình trạm quạt có móng máy quạt được xây dựng kiên cố bằng bê tông cốt thép, cửa lò cũng được đổ bằng bê tông lưu vì như vậy với giá trị biến dạng này của khối đá gần mặt đất sẽ không gây ảnh hưởng đến công trình trạm quạt và cửa lò trên mặt bằng mức +30. Tài liệu tham khảo Cai Lai Sheng, 2008. Study on the Stability of Wall Rock and Control Technology on Underground Mining. Lanzhou University, doctoral dissertation. Liu Chun Gui. 2022. Similar simulation study on the movement behavior of overlying strata in shallow seam mining in Majiliang Coal Mine. Journal of China Coal Society. Vol. 36 No.1. Ren Yan Fang, Ji Qing Xin, 2017. Study on characteristic of stress field in surrounding rocks of shallow coalface under long wall mining. Journal of China Coal Society. Vol. 36 No.10. 王宗林, 武占超, 梁冰, 汪北方, 姜利国, 牟铁超. 2017. 浅埋煤层开采覆岩运动规律模拟与试验研究. 安全与环境学报, 2017 年第 6 期 2140-2146. 王祥松, 王加松, 曾茂秋, 陆庆文. 2017. 贵州山区浅埋深煤层开采地表变形相似模拟试验研究. 山东工业技术. 2017 年第 22 期 45-45. Công ty Cổ phần than Mông Dương - Vinacomin, 2018. Mặt cắt địa chất khu vực trạm quạt cửa lò mức +30. Kế hoạch điều hành sản xuất năm 2019. Tháng 12 năm 2018. Công ty Cổ phần than Mông Dương - Vinacomin, 2018. Bản vẽ khu vực hầm lò trung tâm mỏ than Mông Dương. Kế hoạch điều hành sản xuất năm 2019. Tháng 12 năm 2018. Công ty Cổ phần than Mông Dương - Vinacomin, 2018. Bản đồ hiện trạng thai thác vỉa H10 cánh Đông. Tháng 12 năm 2018. Công ty Cổ phần than Mông Dương - Vinacomin, 2017. Báo cáo tổng hợp đặc điểm địa chất khu vực khai thác lò chợ số 6D mức (-230 ÷ -160) vỉa H10 Cánh Đông. 779
ABSTRACT Research on stability of rock mass – fan station level + 30 for mining of H10 remaining coal seam Vinacomin - Mong Duong Coal Joint Stock Company Dao Viet Doan*, Vu Trung Tien, Do Anh Son Hanoi University of Mining and Geology The mining of coal seams located near the ground is one of the problems to increase output, reduce mining investment costs, and fully use to avoid loss of useful resources. The paper is based on geological conditions and geological cross-section in the direction of the fan station - roadway gate level + 30 of Mong Duong coal mine, use RS2 software to build a model with dimensions of width x height equal to 326,8x450m, calculating and analyzing the plastic failure zone range in the surrounding coal rock mass and the deformation value of the rock mass near the ground when mining the H10 coal seam leave coal pillar. The mining options for the H10 reservoir in the model from the border to the center are with step 1 mining 10m, step 2 mining 10m, step 3 mining 30m, step 4 mining 50m, step 5 mining 70m. Numerical simulation results allow the mining of coal seam H10 and leave coal pillar distance of 50m from the center of the fan station - roadway gate level + 30 east side by 50m, the the surrounding coal rock mass near the ground and the construction of the fan station - roadway gate level + 30 east side will not be affected. Keywords: Mining of remaining coal seam; coal pillar; subsidence; surface works; numerical simulation. 780