Xin chào tất cả các ban yêu thích nghề Khai thác mỏ: Trong ngành mỏ nói chung và khai thác than nói riêng công tác an toàn, hiệu quả kinh tế và bảo vệ môi trường vô cùng quan trọng, để đạt được hai yếu tố trên có thể coi dự án Đầu tư khai thác là thành công. Trong khai thác than đặc biệt là Khai thác hầm lò, khi có các công trình trên mặt, để tiếp tục khai thác mà vẫn bảo vệ được các công trình trên mặt đó đòi hỏi phải có sự tính toán thật sự tỷ mỉ và chính xác.
ViƯn khoa häc c«ng nghƯ má - TKV &&& Quy tắc bảo vệ công trình đối t-ợng thiên nhiên tránh ảnh h-ởng có hại khai thác than mỏ hầm lò Phần phụ lục Phụ lục Ph-ơng pháp tính toán dịch chuyển biến dạng mặt đất Các khái niệm ký hiệu Dịch chuyển biến dạng dự kiến dịch chuyển biến dạng xác định đ-ợc điều kiện có đủ đáng tin cậy đồ thiết kế kế hoạch phát triển mỏ (kế hoạch năm) đồ trạng Dịch chuyển biến dạng sác xuất dịch chuyển biến dạng xác định đ-ợc giai đoạn thăm dò khoáng sàng, thiết kế xây dựng mỏ hay triển khai tổng sơ đồ hoạch định ruộng mỏ điều kiện ch-a có vị trí cụ thể lò khai thác Dịch chuyển biến dạng sác xuất đ-ợc sử dụng để lựa chọn sơ đồ nguyên tắc lò vùng ảnh h-ởng dịch động đến đối t-ợng công trình, để đánh giá chi phí phát sinh bảo vệ đối t-ợng công trình lựa chọn biện pháp bảo vệ đối t-ợng công trình đ-ợc thiết kế Dịch chuyển biến dạng tính toán dịch chuyển biến dạng đ-ợc xác định với sai số tính toán định giá trị cực đại, vị trí vùng dịch chuyển hay đặc điểm vùng mặt đất (Xác định cách nhân với hệ số tải có tính đến sai số vị trí vùng dịch chuyển hay đặc điểm vùng mặt đất) Vùng dịch chuyển mặt đất - khu vực mặt đất bị dịch chuyển ảnh h-ởng lò khai thác Bồn dịch chuyển khu vực mặt đất bị dịch chuyển ảnh h-ởng lò khai thác riêng rẽ Lún mặt đất (mm) thành phần đứng véc tơ dịch chuyển điểm vùng (bồn) dịch chuyển Độ lún cực đại thành phần véc tơ dịch chuyển đứng lớn điểm kết thúc trình dịch chuyển Phân biệt loại lún cực đại sau: Khi khai thác d-ới toàn phần - 0; Khi khai thác d-ới không toàn phần - m Dịch chuyển ngang mặt đất (mm) thành phần ngang véc tơ dịch chuyển điểm vùng (bồn) dịch chuyển Dịch chuyển ngang cực đại m (mm) thành phần véc tơ dịch chuyển ngang lớn điểm kết thúc trình dịch chuyển Phân biệt loại dịch chuyển ngang cực đại sau: Khi bị khai thác d-ới toàn phần - Khi bị khai thác d-ới không toàn phần - m Khai thác d-ới toàn phần mặt đất - việc khai thác d-ới lò chợ mà mở rộng không gian khai thác không làm tăng độ lún cực đại bồn dịch chuyển Với nằm góc dốc vỉa than thoải khai thác d-ới toàn phần Ãe hình thành mặt đáy phẳng Khai thác d-ới không toàn phần mặt đất - việc khai thác d-ới mà mở rộng không gian khai thác làm tăng độ lún cực đại mặt đất bồn dịch chuyển Hệ số khai thác d-ới mặt đất tỉ lệ kích th-ớc không gian khai thác theo h-ớng vuông góc đ-ờng ph-ơng hay theo ph-ơng vỉa than kích th-ớc nhỏ mà đạt đ-ợc khai thác d-ới toàn phần Phân biệt hệ số khai thác d-ới nh- sau (không có đơn vị): Theo h-ớng vuông góc với đ-ờng ph-ơng n1; Theo h-ớng đ-ờng ph-ơng n2 Để tính toán dịch tr-ợt đất đá theo mặt tiếp xúc sử dụng thông số N1 n1 , N n2 Trong tr-ờng hợp khai thác d-ới toàn phần hệ số khai thác d-ới theo ph-ơng vuông góc với ph-ơng đ-ợc tính Các mặt cắt bồn dịch chuyển mặt cắt đứng qua bồn dịch chuyển theo h-ớng đ-ờng ph-ơng vuông góc với đ-ờng ph-ơng mà cắt qua điểm coa độ lún mặt đất cực đại Góc dịch chuyển toàn phần góc phía bên không gian khai thác đ-ợc tạo thành mặt cắt mặt phẳng vỉa than đ-ờng thẳng nối biên giới lò khai thác với biên giới mặt phẳng đáy bồn dịch chuyển Phân biệt góc dịch chuyển toàn phần sau: Tại biên giới d-ới lò khai thác - 1; Tại biên giới lò khai thác - 2; Tại biên giới lò khai thác theo ph-ơng - Góc lún cực đại - góc từ h-ớng dốc xuống vỉa than đ-ợc tạo thành mặt cắt vuông góc với đ-ờng ph-ơng vỉa than đ-ờng nằm ngang đ-ờng thẳng nối tâm lò chợ với điểm lún cực đại mặt đất (h 1) Chiều dài bán bồn dịch chuyển khoảng cách mặt cắt theo ph-ơng vuông góc với ph-ơng biên giới bồn dịch chuyển điểm giao với mặt đất đoạn thẳng kẻ theo góc dịch chuyển toàn phần (khi khai thác d-ới toàn phần) góc lún cực đại (khi khai thác d-ới không toàn phần) Khu vực phẳng đáy tính toán dịch chuyển biến dạng không tính vào bán bồn dịch chuyển Phân biệt báb bồn dịch chuyển sau (h.1, 2): Từ h-ớng dèc xng – L1; Tõ h-íng dèc lªn – L2; Theo ph-ơng L3 Hình Các thông số trình dịch chuyển a vỉa than dốc nghiêng; b – vØa than n»m ngang (theo ph-¬ng); c- vØa than dèc ®øng ( g); 1- líp ®Êt phđ; trầm tích mêzôzôi; - đất đá gốc Hình Các thông số trình dịch chuyển khai thác tập vỉa than dốc đứng ( g)(kuz) a lún cực đại vùng xuất lộ đứt gẫy kiến tạo (sơ đồ 1); b lún cực đại khu vực xác định theo góc (sơ đồ 2) Khai thác d-ới mặt đất lần đầu khai thác d-ới lò chợ riêng rẽ lần vỉa than xem xét (lớp than) Khai thác d-ới mặt đất lặp lại tất lần khai thác d-ới lò khai thác vỉa than hay vỉa than khác (lớp khác) mà ảnh h-ởng đến khu vực mặt đất xem xét Lò hỗn hợp đ-ờng lò mà có chung biên giới theo h-ớng dốc xuống, h-ớng dốc lên, h-ớng đ-ờng ph-ơng hay bÞ chia bëi trơ than cã kÝch th-íc bé 0,4H (trong H khoảng cách theo ph-ơng thẳng đứng từ tâm trụ than đến mặt đất) Gia tăng trình dịch chuyển đất đá địa tầng mặt đất thay đổi đặc điểm phân bố đại l-ợng dịch chuyển biến dạng mặt đất đất đá địa tầng khai thác vỉa than lò hỗn hợp hay khai thác d-ới lặp so sánh với dịch chuyển, biến dạng khai thác từ lò chợ riêng biệt lần khai thác d-ới Chiều dầy hiệu me (m) chiều dầy vỉa than đ-ợc sử dụng để tính toán dịch chuyển, biến dạng khai thác vỉa than với ph-ơng pháp chèn lò, phá hỏa mà mặt đất hình thành hố sụt lở đất đá từ vùng sập lở tự chèn vào vùng không gian khai thác Đại l-ợng chiều dầy hiệu đ-ợc xác định có tính đến mức độ lấp đầy không gian khai thác, vật liệu chèn lò, hệ thống khai thác, độ sâu biên giới d-ới lò khai thác chiều dầy khai thác Góc dốc giíi h¹n cđa vØa than g – gãc dèc bÐ vỉa than mà từ xuất dịch tr-ợt đất đá nguy hiểm cánh nằm vỉa than Đại l-ợng lún cực đại t-ơng đối q0 (không đơn vị) tỉ lệ độ lún cực đại mặt đất khai thác d-ới toàn phần, vỉa than nằm ngang trình dịch chuyển tắt, với chiều dầy khai thác than (chiều dầy hiệu quả) Đại l-ợng dịch chuyển ngang cực đại t-ơng đối (không đơn vị) tỉ lệ dịch chuyển ngang cực đại với độ lún cực đại khai thác d-ới toàn phần, trình dịch chuyển tắt vỉa than nằm ngang Độ nghiêng tỉ lệ hiệu số độ lún hai điểm cạnh bồn dịch chuyển với khoảng cách chúng (không đơn vi, 1.10-3) Phân biệt loại độ nghiêng điểm bồn dịch chuyển: Theo h-ớng đ-ờng ph-ơng ix; Theo h-ớng vuông góc với đ-ờng ph-ơng iy; Theo h-ớng - i Độ cong tỉ lệ hiệu số độ nghiêng hai đoạn cạnh bồn dịch chuyển với nửa tổng chiều dài chúng (1.10-3 1/m) Phân biệt loại độ cong điểm bồn dịch chuyển nh- sau: Theo h-ớng đ-ờng ph-ơng Kx; Theo h-ớng vuông góc với đ-ờng ph-ơng Ky; Theo h-ớng - K Bán kính cong - đại l-ợng tỉ lệ nghich với độ cong bồn dịch chuyển (m hay km) Phân biệt bán kính cong điểm bồn dịch chuyển nh- sau: Theo h-ớng đ-ờng ph-ơng Rx; Theo h-ớng vuông góc với đ-ờng ph-ơng Ry; Theo h-íng bÊt kú - R Ph©n biƯt độ cong đo đạc (bán kính cong) bồn dịch chuyển mà đ-ợc xác định cách đo trực tiếp mềm hóa đ-ờng độ lún Khi tính toán độ cong đ-ợc xác định theo đ-ờng cong độ lún Biến dạng nằm ngang dÃn co tỉ lệ hiệu số chiều dài nằm ngang đoạn thẳng với chiều dài ban đầu chúng (không đơn vi, 1.10-3) Phân biệt độ co giÃn điểm bồn dịch chuyển nh- sau: Theo h-ớng đ-ờng ph-ơng x; Theo h-ớng vuông góc với đ-ờng ph-ơng y; Theo h-íng bÊt kú - BiÕn d¹ng tËp trung (khe nứt, thềm bậc) biến dạng mà đột ngột tăng cao so với biến dạng t-ơng ứng xung quanh ThỊm bËc – biÕn d¹ng tËp trung, xt hiƯn ë dạng có hình thành khe nứt dịch tr-ợt đất đá Thềm bậc xuất xê dịch đứt quÃng mạnh mẽ mặt phẳng thẳng đứng vị trí cạnh theo mặt phẳng tiếp xúc lớp, mặt tr-ợt đứt gẫy, vùng mặt phẳng trục uốn nếp Phân biệt loại thềm bậc thuận ngịch Thềm bậc thuận có khe nứt mà mép phía lún cực đại lún nhiều so với mép phía xa Còn thềm bậc nghịch ng-ợc lại Độ cong điểm biến dạng tập trung tỉ lệ hiệu số độ nghiêng hai đoạn cạnh với nửa tổng chiều dài hai đoạn khu vực có dịch tr-ợt đất đá theo mặt tiếp xúc yếu Dịch tr-ợt ngang biến dạng tập trung, xuất dạng xê dịch đứt quÃng mặt phẳng nằm ngang vị trí cạnh theo mặt tiếp xúc yếu, mặt tr-ợt đứt gẫy Khi tính toán dịch chuyển biến dạng mặt cắt hay bất ky bồn dịch chuyển cần phải ý dấu cđa khu vùc theo b¶ng B¶ng DÊu dịch chuyển biến dạng Dấu d-ơng Lún Dấu âm Trồi Dịch chuyển ngang h-ớng dốc lên Dịch chuyển ngang h-ớng dốc h-ớng đ-ờng ph-ơng xuống ng-ợc với h-ớng đ-ờng ph-ơng Nghiêng h-ớng dốc lên h-ớng Nghiêng h-ớng dốc xuống ng-ợc đ-ờng ph-ơng với h-ớng đ-ờng ph-ơng Cong bán kính cong đ-ờng cong lún Cong bán kính cong đ-ờng cong lún låi lâm Gi·n Co ThỊm bËc t¹i khu vực độ nghiêng Thềm bậc khu vực độ nghiêng âm d-ơng Ghi chú: H-ớng đ-ờng ph-ơng vØa than lµ h-íng mµ h-íng dèc vØa than n»m phía bên phải Khi xây dựng đồ thị dịch chuyển biến dạng, giá trị d-ơng (trừ độ lún) tính lên phía đ-ờng đồ thị Giá trị âm độ lún tính phía d-ới Dấu đại l-ợng dịch chuyển biến dạng theo h-ớng dấu dịch tr-ợt tập trung mặt phẳng nằm ngang đ-ợc xác định theo dấu dịch chuyển, biến dạng thep h-ớng đ-ờng ph-ơng hay vuông góc cới đ-ờng ph-ơng vỉa than Dấu dịch tr-ợt ngang xác định theo tính toán (mục 4.2.3) Điều kiện áp dụng ph-ơng pháp tính toán 2.1 Ph-ơng pháp luận tính toán cho phép xác định đại l-ợng dịch chuyển biến dạng mặt đất khi: Khi lập kế hoạch khai thác mỏ để áp dụng giải pháp đặc biệt khai thác khoáng sàng hay phân bổ ruộng mỏ thiết kế kế hoạch khai thác d-ới đối t-ợng công trình; Khi có đồ đáng tin cậy mà đà rõ ràng vị trí lò khai thác trình tự khai thác Khi lập kế hoạch khai thác mỏ mà đà rõ ràng vị trí lò chợ có số liệu quan trắc trình dịch chuyển khu vực t-ơng tự Ph-ơng pháp luận tính toán cho phép xác định dịch chuyển biến dạng mặt đất điều kiện sau đây: a Mức độ khai thác d-ới H/m lớn 20 (H - độ sâu khai thác trung bình; m chiều dầy khai thác hay hiƯu qu¶ vØa than vïng hè sơt lë nứt nẻ lớn; b Góc dốc vỉa than từ đến 70; c Ph-ơng pháp điều khiển đá vách sập đổ toàn phần hay chèn lò 2.2 Ph-ơng pháp luận không áp dụng để tính toán dịch chuyển biến dạng tr-ờng hợp địa chất phức tạp sau: - Khi khai thác d-ới đứt gẫy kiến tạo; - Khi nằm đất đá có dạng uốn nếp tr-ờng hợp đà trình bầy ch-ơng - Khi khai thác bàng ph-ơng pháp buồng cột; - Khi đà có tồn lịch sử t-ợng trôi tr-ợt đất đá; Trong tr-ờng hợp việc dự báo dịch chuyển, biến dạng cần phải có tham gia quan chuyên ngành 2.3 Phụ thuộc vào đầy đủ số liệu ban đầu điều kiện địa chất mỏ mà xác định dịch chuyển, biến dạng dự kiến hay sác xuất 2.4 Dịch chuyển biến dạng dự kiến đ-ợc tính toán đà rõ vị trí lò chợ trình tự lò theo ph-ơng pháp d-ới t-ơng ứng với điều kiện địa chất kÜ thuËt NÕu gãc dèc bÐ h¬n gãc dèc giới hạn g, mà theo xẩy dịch tr-ợt đất đá cánh nằm, áp dụng ph-ơng pháp đà trình bầy ch-ơng Trong tr-ờng hợp > g, việc tính toán thực theo ph-ơng pháp có đề cập đến dịch chuyển đất đá cánh nằm Nếu ch-a xác định đ-ợc g áp dụng ph-ơng pháp tính toán mà dịch chuyển đất đá cánh nằm 2.5 dịch chuyển biến dạng sác xuất mặt đất đ-ợc xác định lập kế hoạch khai thác mà thiếu vị trí xác lò chợ hay trình tự lò, nh- đà rõ kế hoạch thời gian điều kiện nằm thoải ( < 25) để đánh giá biến dạng cực đại tr-ờng hợp tỉ lệ chiều dầy khai thác (hiệu quả) vỉa than m độ sâu biên giới lò khai thác hầm lò thỏa mÃn điều kiện sau: a Khi khai th¸c mét vØa than b Khi khai th¸c hai vØa than c Khi khai th¸c ba vØa than m1 2,5.10 3 ; H t1 m1 m 0,8 3,5.10 3 ; H t1 H t2 m m1 m 0,8 0,6 4.10 3 ; H t1 H t2 H t3 Trong ®ã m1, m2, m3 t-ơng ứng chiều dầy khai thác vỉa than 1, 2, có ảnh h-ởng nhÊt tËp vØa than; Ht1, Ht2, Ht3 – t-¬ng ứng độ sâu biên giới lò khai thác vỉa than Dịch chuyển biến dạng sác xuất đ-ợc xác định theo ph-ơng pháp ch-ơng mục t-ơng ứng phụ thuộc vào điều kiện địa chất kĩ thuật mỏ Trong tr-ờng hợp khác tính toán dịch chuyển biến dạng dự kiến 2.6 T-ơng ứng với ph-ơng pháp tính toán dịch chuyển biến dạng dự kiến sác xuất nh- bảng Bảng Loại dịch chuyển biến dạng tính toán đ-ợc Dự kiến Sác xuất Độ lún cực đại độ lún điểm vùng Độ lún cực đại dịch chuyển Dịch chuyển ngang cực đại, biến dạng Dịch chuyển ngang cực đại, biến dạng ngang cực đại, dịch chuyển ngang biến ngang cực đại theo h-ớng vuông góc dạng ngang điểm vùng dịch chuyển: đ-ờng ph-ơng h-ớng đ-ờng ph-ơng a Vuông góc với đ-ờng ph-ơng; b Theo ph-ơng; c Theo h-ớng Độ cong độ nghiêng cực đại, độ cong Độ cong cực đại độ nghiêng cực đại độ nghiêng điểm vùng dịch h-ớng vuông góc với đ-ờng ph-ơng chuyển: theo đ-ờng ph-ơng vỉa than a Vuông góc với đ-ờng ph-ơng; b Theo ph-ơng; c Theo h-ớng Bán kính cong Bán kính cong Độ cong tập trung h-ớng vuông góc với Độ cong tập trung cực đại h-ớng vuông đ-ờng ph-ơng bán kính độ cong tập góc đ-ờng ph-ơng bán kính cong tập trung tai khu vực xuất lộ mặt tiếp xúc trung nhỏ yếu Thềm bậc vị trí xuất lộ mặt tiếp Thềm bậc cực đại xuât lộ mặt tiếp xúc xúc yếu, mặt tr-ợt đứt gẫy, mặt phẳng trục yếu, mặt tr-ợt đứt gẫy, mặt phẳng trục uốn nếp lõm uốn nếp lõm Dịch ngang cực đại, dịch ngang Dịch ngang vùng dịch chuyển điểm vùng dịch chuyển Ghi chú: Độ cong dự kiến sác xuất đ-ợc tính toán góc dốc vỉa than 45 Độ cong tập trung đ-ợc tính toán gãc dèc vØa than g > 45 Trong tr-ờng hợp có dịch chuyển đất đá theo cánh nằm giá trị dự kiến sác xuất độ lún, độ nghiêng, dịch chuyển ngang, biến dạng ngang thềm bậc đ-ợc tính toán cho mặt phẳng bồn dịch chuyển h-ớng vuông góc đ-ờng ph-ơng 2.7 Để giải toán xây dựng biện pháp bảo vệ công trình sử dụng kết tính toán dịch chuyển biến dạng mặt đất mà có tính đến sai số vị trí vùng dịch chuyển l hệ số tải dẫn bảng Bảng Hệ số tải Kí hiệu hệ số tải Dịch chuyển biến dạng Giá trị hệ số tải để xây dựng dịch chuyển, biến dạng Tính dự kiến Tính sác xuất Độ lón N 1,2 1,1 DÞch chun ngang N 1,2 1,1 §é nghiªng ni 1,4 1,2 §é cong nk 1,8 1,4 Biến dạng ngang t-ơng đối (co giÃn) N 1,4 1,2 Thềm bậc nhth 1,4 1,2 Xê dịch ngang Gy 1,6 1,3 Đại l-ợng dịch chuyển biến dạng mặt đất tính toán đ-ợc giá trị dịch chuyển biến dạng dự báo (sác xuất) cực đại điểm vùng có đối t-ợng (h 3) nhân với hệ số tải c b a d L L Hình Sơ đồ xác định biến dạng tính toán cho móng đối t-ợng abcd Vị trí điểm đ-ợc xác định kể sai số vị trí vùng dịch chuyển thực địa L (h 3) qua công thức L = 0,1H1, nh-ng kgông bé 10 m; đố H1 - độ sâu trung bình vỉa than có ảnh h-ởng đến đối t-ợng Đối với nhứng đối t-ợng công trình có dạng dài tính toán dịch chuyển biến dạng dự kiến đ-ợc thực t-ơng tự cho điểm đặc tr-ng 10 Dựa chất l-ợng sửa chữa sau lún hay thời hạn phục vụ lại nhà mức độ chi phí sử dụng, việc áp dụng biện pháp bảo vệ kĩ thuật mỏ hay biện pháp kết cấu thay cần phải dựa tình trạng kinh tế () Chi phí quan mỏ từ thiệt hại khai thác d-ới bao gåm chi phÝ sưa ch÷a sau lón, chi phÝ biện pháp bảo vệ Chi phí có đặc điểm thời gian nh-ng phụ lục đ-a chúng vào chung thời điểm lúc bắt đầu công t¸c khai th¸c d-íi, tH C B (Y1 Y2 Y3 C p Cb ( p.); 100 (3) Trong Y1 thiệt hại từ việc dừng sớm thời hạn sử dụng nhà hỏng hóc không phục hồi đ-ợc (giá trị lại H khai thác d-ới, thực hóa qua thời hạn lại t0 thành phần từ giá trị lại nhà giá trị t-ơng đ-ơng nhà ®iỊu kiƯn kh«ng cã ®đ l·i tõ thêi ®iĨm ®-a nhà khỏi tình trạng sử dụng bình th-ờng); Y2 thiệt hại liên quan đến dừng tạm thời việc sử dụng nhà hay phần nhà ảnh h-ởng khai thác d-ới hay phải sửa chữa hay gia cố; Y3 chi sản xuất bổ sung hàng năm cho nhà (liên quan đến hỏng hóc không phụ hồi đ-ợc); Cp giá thành sửa chữa sau lún, xác định nhà biện pháp bảo vệ theo công thức 12, 13, nhà có biện pháp bảo vệ kết cấu theo c«ng thøc sau: Cb Cp kt k k (4) (%), Trong Cb giá thành biện pháp bảo vệ xác định theo bảng Thiệt hại từ việc dừng sớm thời hạn sử dụng nhà Y1 H 100 100 (%), t0 (1 0,01 )[t ]t H (1 0,01 ) (5) Trong ®ã H Giá trị lại nhà (%), H > 0, xác định theo công thức: l.103 H 4,1 (%) lk t k k (6) Trong c«ng thøc 6, l vµ l tÝnh b»ng milimÐt, 50 < l < 250 Bảng Hệ số hiệu quả, khối l-ợng giá thành số biện pháp bảo vệ Biện pháp kết cấu công trình Thanh giằng thép Hệ số hiệu kÜ tht, kkt HƯ sè khèi l-ỵng sư dơng, kv Giá thành biện pháp bảo vệ Cbp, % giá thành kh«i phơc 1,25* b/(a+1) 1b 94 1,1** Thanh gi»ng thÐp tầng 1,5* 1,25** 3b b/(a+1) Đai bêtông cốt thép tầng chỗ ghép mộng 2,0* 1,4** 4b b/(a+1) Đai bêtông cốt thép tháo rời 1,6 0,8 4,5 Tấm bêtông cốt thép tầng hầm 1,5 0,8 RÃnh bù lún 1,2 0,8 Kích nâng lần 1,7 12 Kích nâng lặp lại 1,7 2,5 (mỗi chu kì) Phân tách nhà thành phần có đai giằng bêtông cốt thép 2,5 b/(a+1)+0,5 a+4,5b Ghi chú: a số l-ợng tầng nhà; b số l-ợng đai tầng (cáp kéo); * - hệ sè t-¬ng øng b = a+1; ** - hƯ sè t-ơng ứng b = Giá trị hệ số bảng tính gần đúng, dùng để đánh giá định tính Trong tr-ờng hợp sửa chữa sau lún với chất l-ợng cao để phục hồi khả chịu tải kết cấu t-ờng đá ph-ơng pháp bơm ép vữa vào khe nứt Yi = 0, nhà bị khai thác d-ới mà biện pháp bảo vệ, ktkk = 1; t0 thời hạn sử dụng lại (năm) nhà, xác định theo công thức thực nghiệm: t [t ] 4H H H (7) Trong công thức 7, [t] năm, H HH - % NÕu to < 0, viƯc khai th¸c d-íi đòi hỏi tháo dỡ nhà hay áp dụng biện pháp bảo vệ Thiệt hại liên quan đến dừng tạm thời khai thác sử dụng nhà hay phần tÝnh theo c«ng thøc: Y2 100(1 H H / 100)(1 0,01 )t H [1 P( )]%, (8) Trong tH thời năm ngõng sư dơng; [1 – P()] – s¸c xt tõ chối sử dụng phòng ốc (căn hộ) nhà; [1 P( )] 6l10 lk t k k (9) Trong công thức 9, l l mm, 50 < < 250 Đối với nhà khai thác d-ới mà biện pháp bảo vệ, ktkk = 95 Trong tr-ờng hợp dừng tạm thời việc khai thác nhà hay phần liên quan đến sửa chữa hay gia cố kết cấu đại l-ợng [1 P()] tính số l-ợng phòng đ-ợc khai thác đến số l-ợng chung nhà Chi phí bổ sung hàng năm cho thời hạn sử dụng lại m[(1 0,01 ) t0 ].100 Y3 (%) (1 0,01 ) t0 (10) Trong - %; m chi phí sản xuất, %, lấy bằng: - Đối với sửa chữa bình th-ờng, m = 0,6; - Đối với sửa chữa cao cấp có bơm ép vữa vào khe nứt, m = 0,2, t [t ] t H ; (11) - Trong tr-ờng hợp có áp dụng biện pháp bảo vệ m = 0,2 Giá thành sửa chữa sau lún th-ờng đ-ợc đánh giá định tính theo công thức: Cp l (%), 60 (12) Giá thành sửa ch-a cao cấp sau lún để phục hồi khả chịu tải t-ờng đá ph-ơng pháp bơm ép vữa vào khe nứt đ-ợc xác định theo công thức: Cp l (%), 60 (13) Trong c«ng thøc 12, 13, th× 60 < l < 250 VÝ dơ Đánh giá thiệt hại chi phí khai thác d-ới nhà dân dụng hai tầng, đ-ợc xây dựng theo thiết kế chuẩn 228 cho ph-ơng án: - Khai thác d-ới mà biện pháp bảo vệ kết cấu có sữa chữa sau lún bình th-ờng; - Nh- trên, nh-ng sửa chữa sau lún cao cấp, phục hồi nguyên trạng khả chịu tải đá ph-ơng pháp bơm ép vữa vào khe nứt; - Khai thác d-ới mà có áp dụng biện pháp bảo vệ kết cấu (thành giằng tầng bêtông cốt thép t¹i ba mèi ghÐp t-êng) Sè liƯu gèc BiÕn d¹ng mặt đất tính toán (chỉ tiêu biến dạng tính toán) l = 50; 100; 150; 200 mm ChØ tiªu biến dạng cho phép [l] = 100 mm Chỉ tiêu biến dạng giới hạn [lg] = 160 mm Chiều dài nhà l = 33600 mm 96 Số tầng a = Giá thành phục hồi nhà (t-ơng đối) B = 100 (đơn vị tiền) Khấu hao nhà vào thời điểm bắt đầu khai thác d-ới (khấu hao ban đầu) HH = 30% Thời hạn sử dụng nhà chuẩn [t] = 100 năm Khai thác d-ới thực vào năm thứ 37 Thời hạn phục vụ ban đầu tH = 37 năm Việc tính toán đ-ợc thực định mức khấu hao phần trăm vốn 5, 10, 15 (phần trăm phức tạp) Thiệt hại chi phí theo ph-ơng án l,mm , % Y1 , % B Y2 , % B y3, % B CP, % B C, % B 50 10 15 4,50 0,65 0,08 0,31 0,62 0,94 10,95 5,95 3,99 1,0 1.0 1,0 16,76 8,22 6,01 100 10 15 9,17 1,71 0,29 0,63 1,25 1,88 10,45 5,89 3,99 2,0 2,0 2,0 22,25 10,85 8,16 150 10 15 14,14 3,27 0,69 0,94 1,88 2,81 9,93 5,80 3,98 3,0 3,0 3,0 28,01 13,95 10,48 200 10 15 20,83 6,06 1,65 1,25 2,51 3,76 9,20 5,60 3,90 4,0 4,0 4,0 35,28 18,17 13,31 Khai thác d-ới mà không áp dụng biện pháp bảo vệ kết cấu có sửa chữa sau lún chất l-ợng bình th-ờng Giá trị lại kết cấu thời gian phục vụ lại nhà theo ba mức l lµ: l = 50 mm; H = 5,00 %; t0 = 50 năm l = 100 mm; H = 7,07 %; t0 = 42 năm l = 150 mm; H = 8,66 %; t0 = 36 năm l = 200 mm; H = 10,00 %; t0 = 30 năm Khi tính toán coi dừng tạm thời sử dụng công trình phần t-ơng ứng với thời gian khai thác d-ới (1 năm); đồng thời chi phi di dời dân ckhông tính đến Khai thác d-ới mà biện pháp bảo vệ kết cÊu víi viƯc sưa ch÷a sau lón cao cÊp t-êng nhà ph-ơng pháp bơm ép vữa vào khe nứt Thiệt hại dừng sử dụng nhà sớm tr-ớc thời hạn Thiệt hại tạm thời dừng khai thác phần nhà t-ơng ứng với ph-ơng án tr-ớc 97 Chi phí bổ sung hàng năm cho khai thác nhà tính cho thời gian phục vụ lại t = [t] tH = 63 năm Thiệt hại chi phí theo ph-ơng án l, MM , % y1, % B y2, % B y3, % B Cp, % B C, % B 50 10 15 0,31 0,62 0,94 3,82 3,99 4,00 8,0 8,0 8,0 12,13 12,61 12,94 100 10 15 0,63 1,25 1,88 3,82 3,99 4,00 10,0 10,0 10,0 14,45 15,24 15,88 150 10 15 0,94 1,88 2,81 3,82 3,99 4,00 11,0 11,0 11,0 15,76 16,87 17,81 200 10 15 1,25 2,51 3,76 3,82 3,99 4,00 12,0 12,0 12,0 17,07 18,50 19,76 Khai thác d-ới nhà có sử dụng biện pháp bảo vệ kết cấu (gia cố t-ờng nhà ba mức chỗ ghép nối đai bêtông cốt thÐp) kt 2; k k b a Giá trị lại cho giai đoạn lại l = 50 mm; H = 3,54 %; t0 = 56 năm l = 100 mm; H = 5,00 %; t0 = 50 năm l = 150 mm; H = 6,12 %; t0 = 46 năm l = 200 mm; H = 7,07 %; t0 = 42 năm Thiệt hại chi phí theo ph-ơng án l, MM ω, % y1, % B y2, % B y3, % B Cp, % B Cb, % B C,% B 50 10 15 2,11 1,25 0,03 0,15 0,30 0,45 3,74 1,98 1,33 0,05 0,05 0,05 12 12 12 18,05 14,58 3,85 4,53 0,31 3,65 1,00 12 21,49 98 100 10 15 0,65 0,08 0,62 0,93 1,98 1,33 1,00 1,00 12 12 16,25 15,34 150 10 15 6,62 1,08 0,16 0,47 0,94 1,1 3,58 1,97 1,33 1,50 1,50 1,50 12 12 12 24,17 17,49 16,30 200 10 15 9,17 1,71 0,29 0,63 1,26 1,89 3,48 1,96 1,33 2,00 2,00 2,00 12 12 12 27,28 18,93 17,51 Kết tính toán thể đồ thị Từ đồ thị bảng đ-a kết luận biên giới hợp lý ph-ơng án theo điều kiện kinh tế (biểu phần trăm vốn) Hình Chi phí thiệt hại khai thác d-ới nhà biện pháp bảo vệ có sửa chữa bình th-ờng sau lún, = 5%; 1.1 – nhtrªn, = 10%; 1.2 nh- trên, = 15%; biện pháp bảo vệ, có sửa chữa sau lún cao cÊp, = 5%; – chi phÝ vµ thiƯt hại theo ph-ơng án khai thác d-ới nhà có biện pháp bảo vệ (thanh giằng bêtông cốt thép theo tầng ba mức), =5% 99 5.2 Đánh giá kinh tế biện pháp kĩ thuật mỏ bảo vệ công trình Chỉ tiêu hiệu biện pháp kĩ thuật mỏ bảo vệ công trình hiệu số giá thành khai thác áp dụng biện pháp bảo vệ kĩ thuật mỏ C b khai thác theo ph-ơng án sở Cs ke = Cb Cs (14) Hiệu chung việc khai thác đạt đ-ợc hiệu số hai giá thành C giá bán tự doS đảm bảo chi phí sản xuất mà cho phép phát triển sản xuất giải vấn đề xà hội Khi đánh giá giá thành khai thác điều kiện áp dụng biện pháp bảo vệ công trình cần phải tính đến yếu tố tiêu sau: thay đổi khối l-ợng khai thác hạn chế tốc độ lò thay đổi thông số chúng, thay đổi khối l-ợng lò mở vỉa lò chuẩn bị việc chống giữ chúng, xây dựng tổ hợp chèn lò (nếu cần thiết), sản xuất chế tạo vận chuyển vật liệu chèn lò đến không gian khai thác, chi phí hoàn thổ , chi phí sửa chữa phục hồi đối t-ợng bị khai thác d-ới Khi đánh giá giá thành khai thác theo ph-ơng án sở cần phải tính đến yếu tố tiêu sau: thay đổi khối l-ợng khai thác phải chuyển lò khai thác đến khu vực khác hay để lại trụ than bảo vệ, thay đổi khối l-ợng đào chống giữ lò mở vỉa, lò chuẩn bị, tháo lắp thiết bị, thúc ép phải đ-a sớm khu vực khác vào sản xuất, giảm thời hạn khai thác khu vực, hoàn thổ, chi phí liên quan đến hàon thổ hay đóng cửa mỏ 100 Phụ lục Xác định độ khấu hao t-ờng đá nhà dân dụng phát khe nứt Xác định độ khấu hao đ-ợc thực sở quan sát thực tế mắt th-ờng thiết bị đo bề t-ờng nhà Quan sát mắt thiết bị mặt t-ờng bao gồm việc đo đạc tất khe nứt theo hai bốn mặt cắt nằm ngang (nứt rách chân cột, mái chìa, giải trung gian tầng) Ghi nhận tất khe nứt cắt qua mặt cắt nằm ngang đ-ợc lựa chọn Độ mở khe nứt theo vết rách đ-ợc đo th-ớc thép kính hiển vi đọc vạch số, khuôn hình suốt, dụng cụ đo độ nghiêng có độ xác đến 0,5 mm Khe nứt nằm vị trí không với tới để đo trực tiếp đ-ợc (mái chìa, giải phân cách tầng) đ-ợc đánh giá nhìn ống nhòm so sánh với số đo trực tiếp Kết đo đạc đ-ợc lập dạng tổng k chuỗi phép đo (độ mở) khe nứt (mm) theo mặt cắt chọn tr-íc: m1 m1 (mm); (1) m2 (mm); (2) mk (mm); (3) m2 mk Trong ®ã m1, m2, m3 – sè l-ợng khe nứt cắt qua mặt cắt chọn tr-ớc Xác định chiều rộng riêng khe nứt riêng theo tòa nhà: m1 r m2 mk 0 i i i kL (mm / m) (4) Trong ®ã L – chu vi t-êng nhà theo cạnh ngoài, m; k số l-ợng mặt cắt ngang đ-ợc lựa chọn Độ khấu hao (%) nhà đ-ợc xác định theo công thức: H 12( r 10)1/ (%) ; (5) Ví dụ Xác định độ khấu hao t-ờng nhà gạch, mà khe nứt thể hình vẽ Để đo đạc nên lựa chọn ba mặt cắt nằm ngang chân cột, mái chìa sàn ngang tầng (t-ơng ứng đáy cửa ban công) 101 Khe nứt bên t-ờng nhà Từ kết đo đạc đánh giá chiều rộng thu đ-ợc chuỗi số đo theo ba mặt cắt chọn tr-ớc Chân cột c 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 10,5(mm); Sµn s 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 0,5 21(mm); Mái chìa m 0,5 0,5 33(mm); r c s m 3L 10,5 21 33 0,3(mm / m), 3(23,0 14,2 20,5 14,2) H 12 r 10 12 0,3.10 20,8% 102 Phô lục Những hỏng hóc th-ờng gặp kết cấu nhà dân dụng bị khai thác d-ới Chỉ tiêu tính toán biến dạng l theo số l-ợng tầng khấu hao t-ờng nhà, % tầng tầng Độ mở khe nứt cực đại max, mm Những hỏng hóc T-ờng T-ờng ngăn Sàn (trần kết cấu chịu lực) 0-3 Khe nứt thẳng đứng chéo giải tầng phần d-ới t-ờng Phần lớn (70%) khe nứt có độ mở 1,5 mm Các khe nứt không lớn (3 mm) vị trí giao tiếp với t-ờng nhà Xuất (10% diện tích t-ờng ngăn) khe nứt chéo với chiều rộng mm Khe nøt chiỊu réng ®Õn mm däc theo chu vi trần điểm tiếp xúc với t-ờng t-ờng ngăn với bong tróc (20% tổng số l-ợng gian phòng nhà) Nghiêng vênh nhẹ cửa sổ cửa (15% tỉng sè l-ỵng) 20 - 70 – Khe nứt thẳng đứng chéo giải tầng phần d-ới t-ờng Phần lớn (70%) có độ mở mm Tách t-ờng khỏi t-ờng ngăn với rÃnh 10 mm Đặc điểm khe nứt nh- giai đoạn tr-ớc Khe nứt có chiều rộng đến 3-4 mm Ngoài khe nứt theo chu vi viền trần nhà (đến mm) xuất khe nứt điểm nối đan hay sàn với rơi vôi vữa, nh- khe nứt chân chim lớp vữa (30% tổng số l-ợng gian phòng nhà) Trong tr-ờng hợp trát vữa chất l-ợng Nghiêng vênh nhẹ cửa sổ cửa (25% tổng số l-ợng) Đến 25 Hơn 25 §Õn 25 H¬n 25 - 30 - 10 - 60 – 20 30-60 10 - 20 60-90 Sµn nỊn Cưa sỉ vµ cưa vµo 103 cã thĨ bong v÷a däc theo khe nøt 60 - 20-80 120 120150 90-150 70-110 – 12 80-150 150190 Khe nứt thẳng đứng chéo giải tầng phần d-ới t-ờng Phần lớn (70%) cã ®é më mm Däc theo khe nøt có vỡ vụn vữa chất l-ợng Khe nứt điểm giao với t-ờng tới 15 mm Khoảng 20% tổng số gian phòng t-ờng ngăn có khe nứt chéo 34 mm Tại khe nứt có vỡ nát lớp vữa chất l-ợng thấp Khe nứt đến 10 mm theo chu vi trần nhà điểm nối đan hay sàn trần với bong vữa Các khe nứt chÐo ®é më ®Õn – mm Trong mét số tr-ờng hợp có bong vữa diện tích đến m2 Khe nứt trần có 80% gian phòng nhà Tại điểm tiếp xúc với t-ờng có xuất rÃnh Có lệch ghờ chân t-ơng khỏi t-ờng Nghiêng vênh cửa sổ cửa (35% tổng số l-ợng) 110 12 - 18 Hầu nh- khe 170 nứt theo so sánh với giai đoạn tr-ớc 70% khe nứt có độ mở mm Đặc điểm khe nứt không thay đổi so với giai đoạn tr-ớc Chiều rộng khe nứt điểm nối tiếp với t-ờng đạt đến 25 mm Trong 30% tổng số l-ợng phòng nhà có lở trần, bong lớp trát Còn phòng khác có khe nứt độ mở đến mm, bong lớp vôi vữa, chí bong vữa dọc theo khe nøt Cã thĨ cã hë t-êng chÝnh ®Õn 25 mm Tại số phòng có bong bùng Nghiêng vênh cửa sổ cửa (80% tổng số l-ợng) Đặc điểm không thay đổi Chiều rộng khe nứt ®iĨm giao tiÕp víi t-êng chÝnh ®Õn 25 – 30 mm Trong 50% tổng số l-ợng phòng nhà có lở trần, bong lớp trát Còn phòng khác có khe nứt độ mở đến mm, bong lớp vôi vữa, chí bong vữa dọc theo khe nứt Bong Nghiêng bùng vênh mạnh Hở t-ờng cửa sổ đến 50 cửa mm (80% tỉng sè l-ỵng) 150 - 150 170 170 - 190 220 - 170 220 - 18 24 – HÇu nh- khe nứt theo so sánh với giai đoạn tr-ớc 70% khe nứt có độ mở 5-6 mm Có phồng rộp vữa dọc theo khe nøt lín 170 - 170 180 180 - 220 240 - 220 240 - 24 - 30 Đặc điểm khe nứt nh- Đặc điểm hỏng hóc Đặc điểm hỏng hóc trần Hở ghờ chân Đặc giai đoạn tr-ớc 70% không thay đổi không thay đổi Bong t-ờng khỏi hỏng khe nøt cã ®é më ChiỊu réng khe nøt t-êng nhiỊu Cã thĨ sËp t-êng chÝnh ®iĨm hãc 104 6-8 mm điểm tiếp xúc đổ kết cấu chịu lực: đến 80 mm nh- với t-ờng đan, sàn trần Bong đến 50 mm bùng mạnh 105 Phụ lục Ph-ơng pháp xác định hệ số độ bền địa tầng đất đá vùng ch-a đ-ợc nghiên cứu kỹ Để xác định hệ số độ bền địa tầng đất đá gốc cần phải có thông số nh- độ bền nén đơn trục loại đất đá vỉa than Độ bền nén đơn trục đất đá n (MPa) đ-ợc xác định từ kết thí nghiệm mẫu thu thập từ lỗ khoan khoan từ mặt đất Việc lấy mẫu phải thực theo quy định hành Vị trí lỗ khoan số l-ợng lỗ khoan khu vực nghiên cứu đ-ợc lựa chọn theo tính toán cho diƯn tÝch che phđ diƯn vØa than nghiªn cøu qua tất loại đất đá mẫu địa tầng khu vực Chiều dầy địa tầng lấy mẫu phải tính đến độ sâu khai thác thiết kế cực đại, nh-ng không lớn 500 m (tính từ mặt tiếp xúc lớp đất phủ đất đá gốc) Việc gia công, thí nghiệm mẫu xác định độ bền nén đơn trục thực theo quy định hành Hệ số độ bền lớp đất đá đ-ợc xác định theo công thức: f l 0,1 n (làm tròn số đến số nguyên) (1) Nếu lớp đất đá lấy điểm khác (ví dụ phía trên, d-ới giữa) tính giá trị trung bình Từ kết thu đ-ợc lớp đá, xác định giá trị trung bình trọng số theo chiều dầy độ bền cho nhóm hai đất đá: a Đá cát kết với đá vôi loại đất đá có độ bền nén gần với (đá conglomerat cứng, sạn kết) fa m f m ai ; (2) b Đá bột kết (cát phiến) với loại đá sét kết (sét phiến) đá có giá trị độ bền gần với (đá phiến than, than,) fb m f m bi bi ; (3) bi Trong ®ã mai, mbi chiều dầy lớp đá t-ơng ứng cát kết bột kết thí nghiệm Hệ số độ bền f địa tầng đất đá gốc đ-ợc xác định theo công thức: f 30 f a 70 f b ; 100 (4) Trong ®ã fa, fb hệ số độ bền đất đá nhóm a b; 30 70 giá trị sử dụng tính toán t-ơng ứng với nhóm a b, % 106 Phụ lục Đồ thị xác định góc dịch chuyển 107 Comment: [htr] h (chiỊu cao) trơ than htr htr - chiỊu cao trụ than bảo vệ , kích th-ớc giới hạn htr Htr - độ sâu phân bố trụ than [hth] h độ cao thềm bậc HM khoảng cách từ mặt đất đến đ-ờng tiếp xúc trầm tích mêzôzôi với đất đá gốc hM chiều dầy trầm tích mêzôzôi theo đ-ờng thẳng đứng đà dùng để xác định HM Htu - độ sâu phân bố trục uốn nếp,Hoc cgóc dốc trung bình vỉa than cánh uốn nếp Hg - độ sâu giếng Hh - độ sâu tầng mức - horizont Hg gorizonta Hh - độ sâu mức khai thác (trang 114+ hình 7) Ht - độ sâu biên giới lò khai thác; HB verkhnii vyrabotka Ht < Hot - độ sâu Hd - độ sâu biên giới d-ới lò khai thác HH niznii vyrabotka Hot - độ sâu xác định theo ch-ơng (qui -ớc cho số khoáng sàng), HoB H0 - ? độ sâu qui -ớc xây dựng trụ than bảo vệ theo ph-ơng án (m.8.4) = 500m Kuzness Giá trị độ sâu H1 H2 dẫn ch-ơng - độ sâu lò cũ? H (độ sâu) khoảng cách từ mặt đất đến vỉa than theo đ-ờng thẳng đứng Htb - độ sâu khai thác trung bình HT khoảng cách theo ph-ơng thẳng đứng từ mặt đất đến điểm giao trục giếng mỏ trụ vỉa than xem xét Giá trị H1 xác định theo bảng 2.2 phụ thuộc vào chiều dầy khai thác m H1 khoảng cách theo ph-ơng thẳng đứng từ mặt đất tới điểm giao mặt phẳng dùng tõ biªn giíi d-íi cđa vØa than trªn víi góc với mặt phẳng trục uốn nếp (vùng ảnh h-ởng kiến tạo), hình 2; H khoảng cách mặt phẳng vỉa than từ mặt đất đến biên giới d-ới lò khai thác (phần tính toán dịch chuyển biến dạng, m.5.2) hM chiều dầy trầm tích mêzôzôi theo đ-ờng thẳng đứng đà dùng để xác định HM (độ sâu); hM - (mezdu) chiều dầy đất đá c¸c vØa than g – gãc dèc bÐ nhÊt cđa vỉa than mà từ xuất dịch tr-ợt đất ®¸ nguy hiĨm cđa c¸nh n»m cđa vØa than Co – co, gi – gi·n ??? D – chiỊu dµi lò chợ - dlina lavu (in VietnamesseBr,u) Bp,c chiều rộng vùng ảnh h-ởng phá hủy kiến tạo (mặt ph¼ng trơc n nÕp lâm) 108 ... y1 ; L2 (3 8) Bảng 18 Giá trị hàm số S(z), S(z), S(z) (tương tự cho vùng Kuzbass) N=1 N=0,9 N=0,8 N0,7 27 S(z) S’(z) S’’(z) S(z) S’(z) S’’(z) S(z) S’(z) S’’(z) S(z) S’(z) S’’(z) 1,00 0,0 0,0... m L2 S ( z '''' y2 ) BS '' ( z y ) ; Các giá trị S(zx) S(zx) xác định theo bảng 18 (1 7 2 3) phụ thuộc vào hệ số N2; Giá trị hàm số S(zy) S(zy) xác định phụ thuộc vào hệ số N1 Khi khai thác d-ới... đ-ợc xác định theo công thức: xy m S ( z x )S ( z y ) (4 8) Trong S(zx)i hàm số S(z) đ-ợc xác định theo bảng 17 23 phụ thuộc vào tọa độ điểm M; zx = x/L3; S(zy) hàm số S(z) xác định theo