THiết kế công trình ngầm

1 VỀ CUỐN SÁCH: “THIẾT KẾ CÔNG TRÌNH NGẦM” Đỗ Thụy Đằng 0912763260 TÓM TẮT NỘI DUNG: Bài báo xác định: cuốn sách [1] có 1 số sai sót phải được sửa chữa; để chắc ch ắn rằng, người đọc thông thường, nhất là sinh viên không bị hiểu sai. Cuốn sách “Thiết kế công trình ngầm” [1] của tác giả An Young Xơn (Triều Tiên) và dịch giả Phạm Anh Tuấn (Việt Nam), do nhà xuất bản xây dựng Hà Nội ấn hành năm 2002 có nội dung chủ yếu là một số kiến thức sơ bộ về sơ đồ bố trí cùng với sơ đồ cấu trúc một số công trình ngầm. Có thể do tác giả, cũng có thể do dịch giả, cuốn sách đã làm nảy sinh nhiều điều cần bàn bạc. Tuy nhiên để người đọc, đặc biệt là các sinh viên thu nhận được những kiến thức cơ bản, ở đây chỉ xin bàn về một số điểm trọng yếu liên quan đến những kiến thức cơ bản ban đầu về công trình ngầm. 1. VỀ KHÁI NIỆM “CÔNG TRÌNH NGẦM”: Trong cuốn sách chưa đưa ra được định nghĩa và hình ảnh chung về các công trình ngầm, cùng với những hệ thống phân loại chúng một cách tỉ mỉ cụ thể theo từng đặc tính của chúng cũng như theo từng yếu tố liên quan chủ yếu nhất. Cho nên có lúc (trang 3), khái niệm này được hiểu là tất cả những công trình xây dựng nằm trong lòng đất, không phân biệt tư thế của trục dọc chính. Nhưng lại có lúc (chương 2 và trang 100), khái niệm này lại chỉ được hiểu hạn chế là những công trình xây dựng nằm trong lòng đất có trục dọc chính không thẳng đứng. Bởi vì các giếng đứng thì không phù hợp với câu: “Mặt bằng công trình ngầm có thể bố trí thẳng, cong hoặc một phần bố trí cong, phần còn lại bố trí thẳng (trang 11)”. Thêm nữa khi đọc đến câu: “Thân của hầm đứng được tính từ phần cuối cưả vào cho đến phần kết nối với công trình ngầm” (trang 100) thì lại càng không hiểu nổi giếng đứng (trong cuốn sách gọi là hầm đứng) là một loại công trình ngầm. Cũng từ nguyên nhân thiếu định nghĩa mạch lạc về công trình ngầm cho nên cuốn sách còn chưa đề cập đến các loại hầm dưới nước sau đây: Hầm đập: Loại hầm chỉ có một phần bên dưới liên kết chặt chẽ với đất đá dưới vùng nước mặt thường xuyên (sông, hồ, biển ), còn phần bên trên tiếp xúc trực tiếp với mặt nước thường xuyên (giống như đập nước). Hầm cầu: Loại hầm chỉ có một số vị trí liên kết với đất đá dưới vùng nước mặt thường xuyên thông qua các mố trụ, còn lại đều tiếp xúc trực tiếp với nước mặt đó (giống như cầu nếu coi môi trường nước xung quanh hầm tương đương với môi trường khí xung quanh cầu) 2. Về định hướng cho công tác đào công trình ngầm bằng phương pháp khoan nổ mìn: Nếu viết: “Tiết diện dôi thừa có thể sẽ càng lớn, tăng theo chiều sâu lỗ khoan nổ mìn” và “Để là giảm tiết diện dôi thừa thì những lỗ khoan nổ ở vị trí chu vi xung quanh của tiết diện đào cần khoan nông” (trang 16) vừa chưa có cơ sở thực tế, vừa làm hại ý đồ sáng tạo liên quan đến việc tăng chiều sâu khoan nổ mìn để tăng tiến độ chu kỳ, tăng hiệu quả kinh tế, kỹ thuật và an toàn trong công tác khoan nổ mìn tiến gương xây dựng công trình ngầm. (Xem thêm [2], [3] và [4]) 2 3. Về tuyến công trình thuỷ năng của nhà máy thủy điện ngầm: Trong cuốn sách tuy có một số sơ đồ tuyến công trình thuỷ năng của nhà máy thuỷ điện ngầm (trang 72 và trang 75), nhưng do không có hệ thống phân loại các sơ đồ bố trí các công trình trên toàn tuyến, cho nên người đọc không thể hướng ý đồ tiết kiệm vào vấn đề bố trí buồng tua bin phát điện. Cụ thể là cuốn sách chỉ nêu sơ đồ bố trí buồng tua bin phát điện ở cuối tuyến công trình thuỷ năng. Khi đó tỉ lệ chiều dài đường hầm dẫn nước đầu (từ cửa nhận nước đến miệng công trình đổ nước áp lực xuống tuabin) so với chiều dài toàn tuyến công trình thuỷ năng là khá lớn. Cho nên tuy trong tuyến đã có tháp nhận nước kiêm điều áp (để bảo vệ đoạn hầm dẫn nước đầu khỏi tác hại của nước và xuất hiện khi cho chạy và cho ngừng tuabin, cũng như khi đóng và mở cửa nhận nước) nhưng vẫn phải có tháp điều áp tuabin để bảo vệ công trình đổ nước áp lực xuống tuabin (trong thực tế công trình này thường là giếng đứng hoặc đường hầm dốc – còn dịch giả cuốn sách gọi là đường ống áp lực) và cửa van của tuabin khỏi tác hại của nước và xuất hiện khi cho chạy và khi ngừng tua bin, nhất là khi hệ thống công trình thuỷ năng có số lượng đường dẫn nước đầu khác số lượng công trình đổ nước xuống tuabin và khác số lượng tuabin công tác. Cũng về loại hình sơ đồ tuyến công trình thủy năng này, cuốn sách còn chưa đưa ra được các trường hợp phải sử dụng công trình điều áp bảo vệ đường hầm thoát nước sau tuabin phát điện. Cho nên người đọc chưa thể khái quát được những kiến thức ban đầu về tuyến công trình ngầm thuỷ năng của nhà máy thuỷ điện ngầm. Nếu xác định rõ có ba sơ đồ bố trí buồng tuabin phát điện trong tuyến các công trình năng lượng của nhà máy thuỷ điện ngầm, cùng với các ưu nhược điểm cơ bản của chúng, người đọc Việt Nam mới hiểu được tại sao tuyến công trình thuỷ năng của nhà máy thuỷ điện ngầm Hoà Bình trên sông Đà và các tuyến công trình thuỷ năng của các nhà máy thuỷ điện ngầm các bậc trung gian trên sông Sê San của chúng ta chỉ có tháp nhận nước. Thêm nữa, về các công trình ngầm chính (đường hầm dẫn nước, đường hầm thoát nước, công trình điều áp, buồng tuabin, trạm biến thế điện, công trình đổ nước áp lực xuống tua bin ) của nhà máy thuỷ điện ngầm, trong cuốn sách vẫn chưa trình bày khái niệm về quy mô cấu trúc của các công trình ngầm khác ngoài các đường hầm dẫn nước và thoát nước tuabin. Đặc biệt về công trình điều áp, cuốn sách chưa nêu được hình ảnh chung (Xem thêm 6 và 7). Cho nên khi viết: “Tháp điều áp thường được bố trí ở vị trí tiếp giáp giữa đường dẫn nước và đường ống áp lực” (trang 72) là không khái quát cả về chức năng, vị trí, quy mô và nguyên lý làm việc. 4. Về các công trình ngầm trong mỏ: Có thể nói rằng, khi so sánh danh mục các công trình ngầm theo từng lĩnh vực (khai thác mỏ, giao thông, thuỷ công ) thì danh mục các công trình ngầm theo lĩnh vực khai thác mỏ là dài nhất. Cho nên khi không có điều kiện trình bày tỉ mỉ, có thể chỉ cần nêu: Các công trình ngầm trong mỏ được phân chia theo độ dốc, quy mô và đặc tính công tác thành: giếng đứng, giếng nghiêng, hầm trạm, lò nghiêng, lò bằng, nút giao cắt, lò chợ, hốc, ngách và các lò phụ trợ. 5. Về cấu tạo các vì chống trong hầm lò: Cuốn sách đưa ra một số vì chống có cấu tạo chưa hợp lý: 3 5.1 - Vì chống gỗ không kín ở hình 1-72 (trang 92) dễ dàng bị bật chân cột khi chịu tác dụng của áp lực đất đá bên tường, vì các chân cột đều được bố trí gần như là nổi trên mặt nền. 5.2 - Vì chống thép lòng mo ở hình 1-76 (trang 94) dễ dàng bị vênh vặn dưới tác dụng của các lực xô dọc đường lò (như áp lực của khí nổ ở gương đào, lực xô của phương tiện vận tải ) và các hợp lực không nằm trong mặt phẳng của vì chống, bởi vì các thanh giằng dọc, (trong cuốn sách [1] gọi là thanh liên kết) không được bố trí ở mức trung bình của độ cao toàn vì chống (giống như các thanh giằng các chấn song đơn cửa sổ tốt nhất là nằm ở mức giữa chấn song). 6. Về thiết kế giếng đứng: 6.1 - Khái niệm giếng đứng trong cuốn sách không rõ ràng. Trong câu: “Điều tra thăm dò có các phương pháp: Phương pháp đào giếng, phương pháp đào đường hầm ngang hoặc đường hầm đứng, phương pháp khoan” (trang 10), đã sử dụng thuật ngữ không rõ ràng, làm cho người đọc không hiểu nổi đường hầm đứng có đặc tính gì. Thực tế cho thấy, nếu không kể đến các phương pháp địa vật lý, có thể phân chia các phương pháp điều tra thăm dò dưới mặt đất theo yêu cầu lấy mẫu đất đá thành 02 phân nhóm cơ bản: - Nhờ các công trình đào hào, hố, lò, giếng thăm dò - Nhờ các công trình khoan thăm dò. Trở lại khái niệm giếng đứng, người đọc thấy rằng: Khi thì cuốn sách coi giếng đứng khác với hầm đứng (trang 10), khi thì cuốn sách coi hầm đứng là giếng đứng (trang 98). 6.2 - Nếu hiểu giếng đứng trong ngành mỏ chỉ sâu tới 100m như ở trang 98 của cuốn sách là hoàn toàn phiến diện. Thực tế ở nhiều nước đã có những giếng đứng sâu hơn 1000m, đặc biệt ở Nam Phi đã có những giếng mỏ sâu tới 3000m. 6.3 - Cuốn sách gọi toàn bộ cửa giếng (hay miệng giếng) (shaft mouth) và cổ giếng (shaft colar) là cửa hầm đứng (trang 100 và trang 101) cho nên chưa thống kê được trường hợp cổ giếng có thể là nơi hành lang ngầm dẫn từ mặt đất xuống (hành lang dẫn gió, hành lang đặt ống và cáp, hành lang cho người đi lại, hành lang chuyển áp và nhiệt độ ) giao cắt giếng đứng. Tức là chưa thống kê được trường hợp đoạn cổ giếng có thể có các cửa máng công tác thông qua. 6.4 - Giếng mỏ có thể phục vụ khai thác một tầng hay nhiều tầng, nghĩa là mỗi giếng mỏ có thể mở ra một hay nhiều cửa tầng (cuốn sách gọi là phần kết nối); cho nên khi viết “Thân của hầm đứng được tính từ phần cuối cửa vào cho đến phần kết nối với công trình ngầm” (trang 100) là chưa hợp lý. 6.5 - Chỉ những giếng trục tải thùng cũi (cage shafts), khi đó cửa tầng là cửa lò nối [5] giữa giếng cũi với đường lò vận chuyển đầu nối của sân giếng (shaft station), phải giao nhận các thanh vật liệu dài qua lại (hình 1.79 và hình 1.82) thì cửa lò nối mới phải có độ cao tính toán như trang 102 và hình 1.82. Với các giếng thông gió chuyên dùng (ventilating shaft) thì cửa tầng chỉ là cửa lò nối với đường lò thông gió và người qua lại. ở đây không cần chuyển giao với các thanh vật liệu dài, cho nên không cần có độ cao theo tính toán như trang 102 và hình 1.82. Đặc biệt với các giếng trục tải thùng skip (skip shaft) thì cửa tầng lại là cửa máng rót từ buồng định lượng và cửa máng thoát bụi từ trạm tiếp nhận, cho nên không thể tính độ cao như trang 102 và hình 1.82. 4 6.6 - Cuốn sách đã gây cho người đọc hiểu không đầy đủ và có phần hiểu sai về cấu tạo và nhiệm vụ của đoạn đáy giếng mỏ. Đoạn đáy giếng (mỏ) là đoạn dưới cùng của giếng (mỏ) kể từ mức nền của tầng dưới cùng xuống hết đáy giếng (xem hình 1.79 trang 101). Nhiệm vụ của đoạn này được xác định tuỳ theo từng loại giếng: Với giếng có trục tải, đoạn đáy giếng có nhiệm vụ: - Bảo đảm an toàn khi thùng trục chạy quá đà. - Bố trí rốn chứa bùn nước trôi theo thành giếng xuống cùng trạm bơm nước và vét bùn đưa lên. - Chứa thiết bị cuộn dây cáp cân bằng của hệ thống trục tải. - Đặt mô hình định vị chân cho các đường định hướng cứng hoặc bệ và cơ cấu căng đường. định hướng mềm. - Riêng với giếng trục tải đường skip, đoạn đáy giếng còn dùng để bố trí hệ thống trang thiết bị hứng và chuyển tải hàng rơi vãi khi rót tải cho thùng skip. Với giếng không trục tải, đoạn đáy giếng chỉ có nhiệm vụ bố trí rốn cùng với trạm lắng vét bùn và thoát nước ở đây. Cần nói thêm rằng lượng nước và bùn chủ yếu của mỗi tầng đã được tập trung vào hệ thống trạm lắng vét bùn, chứa nước tập trung và thoát nước trong khu vực sân giếng. Tóm lại, cuốn sách vừa có nhiều chỗ chưa nêu được những khái niệm tổng hợp, vừa có nhiều chỗ đưa ra những khái niệm sai về các công trình ngầm trong mỏ nói riêng và các công trình ngầm nói chung; cho nên người đọc, đặc biệt là các sinh viên và những người bắt đầu tìm hiểu kỹ thuật xây dựng công trình ngầm và mỏ, rất dễ hiểu phiến diện và sai. Đỗ Thụy Đằng 0912763260 CÁC TÀI LIỆU THAM KHẢO CHÍNH: 1- An Young Xơn – Thiết kế công trình ngầm. Người dịch: Phạm Anh Tuấn – Nhà xuất bản Xây Dựng Hà Nội 2002. 2- Nguyễn Thế Phùng và Nguyễn Quốc Hùng – Thiết kế công trình hầm giao thông- Nhà xuất bản giao thông vận tải Hà Nội 1998. 3- Đào Văn Canh- Nghiên cứu các thông số khoan nổ mìn đào hầm dẫn nước tuyến năng lượng thuỷ điện Yaly – Tạp chí Công nghiệp mỏ Hà Nội 4/1998 4- Đỗ Thụy Đằng – Xác định sơ bộ vị trí, cấu trúc các liều thuốc nổ của các lỗ mìn biên rất sâu khi đào gương hầm lớn – Tạp chí Công nghiệp mỏ Hà Nội 2/2002. 5- Đỗ Thụy Đằng – Chiều cao cửa lò nối giếng cũi với sân giếng – Thông tin khoa học Công nghệ mỏ Hà Nội 8/2001. ABSTRACT: About the book: “Design of underground constructions” Do Thuy Dang 0912763260 This article defines: the book [1] has some mistakes, which must have been corrected, in order to make sure that, common readers, in there first and foremost are student readers, will have not been misunderstanded. . 4. Về các công trình ngầm trong mỏ: Có thể nói rằng, khi so sánh danh mục các công trình ngầm theo từng lĩnh vực (khai thác mỏ, giao thông, thuỷ công ) thì danh mục các công trình ngầm theo. kiến thức cơ bản ban đầu về công trình ngầm. 1. VỀ KHÁI NIỆM “CÔNG TRÌNH NGẦM”: Trong cuốn sách chưa đưa ra được định nghĩa và hình ảnh chung về các công trình ngầm, cùng với những hệ thống. về các công trình ngầm trong mỏ nói riêng và các công trình ngầm nói chung; cho nên người đọc, đặc biệt là các sinh viên và những người bắt đầu tìm hiểu kỹ thuật xây dựng công trình ngầm và