MỞ ĐẦU……………………………………………………………………………………………………………… NỘI DUNG…………………………………………………………………………………………………………… Chương I: Điều kiện địa chấtkhai thác khu vực thiết kế trạm quan trắc trung bình 1.1 Đặc điểm địa lý, địa hình, địa mạo 1.2 Đặc điểm, tính chất cơ lí các đất đá 1.3 Đặc điểm địa chất thủy văn 1.4 Đặc điểm địa chất công trình 1.5 Đặc điểm cấu tạo vỉa than khu vực thiết kế 1.6 Sơ đồ mở vỉa 1.7 Hệ thống khai thác cho khu vực thiết kế Chương II: Cơ sở lý thuyết xác định các thông số dịch chuyển phục vụ công tác tính toán chiều dài các tuyến quan trắc 2.1 Cơ sở lý thuyết vùng tương tự 2.2 Nghiên cứu xếp loại vùng mỏ theo đặc điểm địa chất và tính chất cơ lý đá 2.3 Xác đinh các thông số dịch chuyển theo vùng tương tự Chương III: Thiết kế phương án bố trí trạm quan trắc trung bình 3.1 Mục đích, nhiệm vụ thiết kế 3.2 Xác đinh vị trí các tuyến quan trắc 1. Theo phương vỉa 2. Theo dốc vỉa 3.3 Xác định chiều dài các tuyến quan trắc 3.4 Xác định vị trí các mốc quan trắc cố định, và các mốc công tác 3.5 Lựa chọn kết cấu mốc cố định, mốc công tác 3.6 Xác định số lượng mốc, khối lượng nguyên vật liệu thi công các mốc 3.7 Lập phương án đưa trạm quan trắc ra thực địa 3.8 Lập phương án đo nối tới trạm quan trắc 3.9 Thiết kế công tác đo trạm quan trắc 1. Xác định các đại lượng đo, chu kỳ đo 2. Lựa chọn các thiết bị đo, phương pháp đo 3. Xác định thời gian đo, các chỉ tiêu đo và sai só giới hạn cho phép 3.10 Công tác xử lý số liệu quan trắc đo 1. Kiểm tra số liệu đo 2. Tính toán xử lý số liệu đo 3. Vẽ các biểu đồ dịch chuyển biến dạng 4. Lựa chọn các chỉ tiêu để xác định các thông só dịch chuyển 3.11 Lập báo cáo kết quả quan trắc 1. Chỉnh lý tài liệu đo 2. Chỉnh lý tài liệu tính 3. Phân tích tổng hợp tài liệu 4. Viết nội dung báo cáo KẾT LUẬN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA-CHẤT HÀ NỘI ĐỒ ÁN MÔN HỌC: DỊCH ĐỘNG ĐẤT ĐÁ MỞ ĐẦU……………………………………………………………………………………………………………… NỘI DUNG…………………………………………………………………………………………………………… Chương I: Điều kiện địa chất-khai thác khu vực thiết kế trạm quan trắc trung bình 1.1 Đặc điểm địa lý, địa hình, địa mạo 1.2 Đặc điểm, tính chất lí đất đá 1.3 Đặc điểm địa chất thủy văn 1.4 Đặc điểm địa chất công trình 1.5 Đặc điểm cấu tạo vỉa than khu vực thiết kế 1.6 Sơ đồ mở vỉa 1.7 Hệ thống khai thác cho khu vực thiết kế Chương II: Cơ sở lý thuyết xác định thông số dịch chuyển phục vụ công tác tính toán chiều dài tuyến quan trắc 2.1 Cơ sở lý thuyết vùng tương tự 2.2 Nghiên cứu xếp loại vùng mỏ theo đặc điểm địa chất tính chất lý đá 2.3 Xác đinh thông số dịch chuyển theo vùng tương tự Chương III: Thiết kế phương án bố trí trạm quan trắc trung bình 3.1 Mục đích, nhiệm vụ thiết kế 3.2 Xác đinh vị trí tuyến quan trắc Theo phương vỉa Theo dốc vỉa 3.3 Xác định chiều dài tuyến quan trắc 3.4 Xác định vị trí mốc quan trắc cố định, mốc công tác 3.5 Lựa chọn kết cấu mốc cố định, mốc công tác 3.6 Xác định số lượng mốc, khối lượng nguyên vật liệu thi công mốc 3.7 Lập phương án đưa trạm quan trắc thực địa 3.8 Lập phương án đo nối tới trạm quan trắc 3.9 Thiết kế công tác đo trạm quan trắc Xác định đại lượng đo, chu kỳ đo Lựa chọn thiết bị đo, phương pháp đo Xác định thời gian đo, tiêu đo sai só giới hạn cho phép 3.10 Công tác xử lý số liệu quan trắc đo Kiểm tra số liệu đo Tính toán xử lý số liệu đo Vẽ biểu đồ dịch chuyển biến dạng Lựa chọn tiêu để xác định thông só dịch chuyển 3.11 Lập báo cáo kết quan trắc Chỉnh lý tài liệu đo Chỉnh lý tài liệu tính Phân tích tổng hợp tài liệu Viết nội dung báo cáo KẾT LUẬN LỜI NÓI ĐẦU Trong trình khai thác hầm lò có tác dịch chuyển biến dạng công trình mặt đất nằm phạm vi ảnh hưởng Các ảnh hưởng cụ thể công trình như: dịch chuyển ngang, dịch chuyển nghiêng, biến dạng cong, biến dạng ngang… Những ảnh hưởng làm giảm chất lượng công trình làm hư hại biện pháp bảo vệ Vì việc lập trạm quan trắc trung bình cần thiết cho mỏ hầm lò Các trạm quan trắc có nhiệm vụ nghiên cứu ảnh hưởng dịch chuyển khu vực mà tới chịu ảnh hưởng trình khai thác Dựa đặc trưng thông số: góc dịch giới hạn, góc dịch chuyển nguy hiểm, góc nứt tách -Góc: góc dịch giới hạn, góc dịch chuyển nguy hiểm, góc đứt tách, góc dịch chuyển hoàn toàn -Các đại lượng không thứ nguyên: độ lún, dịch chuyển ngang, dịch chuyển đứng, dịch chuyển toàn phần, biến dạng cong - Thời gian dịch chuyển - Chiều dài Dựa thông số chu kỳ quan trắc đưa đánh giá mức độ ảnh hưởng đưa biện pháp bảo vệ Trong đồ án bước thành lập thiết kế trạm quan trắc trung bình quy chuẩn Trạm quan trắc trung bình quan trắc thời gian từ 1-3 năm, quan trắc từ 1-2 vỉa Chương I: Điều kiện địa chất-khai thác khu vực thiết kế trạm quan trắc trung bình 1.1 Đặc điểm địa lý, địa hình, địa mạo 1.1.1 Đặc điểm địa lý khu vực Núi Béo Khu mỏ Núi Béo thuộc thị trấn Mông Dương, thị xã Vân Đồn, thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh, Việt Nam Khu mỏ cách thành phố Cẩm Phả khoảng 3km phía tây bắc Nằm bên trái đường quốc lộ 18A hướng Hạ Long đến Mông Dương, diện tích khu mỏ khoảng 22 Km2 Khu mỏ giới hạn tọa độ: X: 2326.500 ÷ 2331.000 Y: 424.000 ÷ 429.000 (Hệ tọa độ nhà nước năm 1972) Diện tích toàn khu mỏ khoảng 22 Km2 - Phía Bắc giáp Dương Huy, Bằng Tầy Phía Nam giáp Khe Sim, Lộ Trí, Đèo Nai, Cọc Sáu Phía Đông giáp Quảng Lợi, Mông Dương Phía Tây giáp mỏ khe Tam 1.1.2 Đặc điểm khí hậu Khí hậu thuộc vùng nhiệt đới, độ ẩm cao chia hai mùa rõ rệt Mùa mưa kéo dài từ tháng đến tới tháng 10, mưa nhiều tháng 8, tháng Tháng năm 1973 lượng mưa cao ngày lên tới 260.7mm/ng, lượng mưa trung bình 144mm/ng Mùa khô kéo dài từ tháng 11 năm trước đến tới thắng năm sau Nhiệt độ thay đổi theo mùa, mùa hè nhiệt độ từ 37 0C – 380C (tháng 7,8 hàng năm), mùa đông nhiệt độ thấp thường từ 80C đến 150C xuống đến 20C đến 30C Độ ẩm trung bình mùa khô từ 65% đến 80% , mùa mưa từ 81% đến 91% 1.1.3 Đặc điểm địa hình Đặc điểm địa hình khu mỏ chủ yếu đồi nui cao, đồi núi cao tập trung chủ yếu phía Bắc, phía Tây Bắc, trung tâm khu mỏ, núi có độ cao cao +140m Địa hình khu mỏ Khe Chàm đồi núi nối tiếp Độ cao giảm dần từ Nam đến Bắc, cao từ đỉnh Cao Sơn phía nam (+437.80m), thấp lòng song Mông Dương phía đông bắc khu mỏ (+10m), độ cao trung bình từ 100m đến 150m Địa hình chủ yếu bị phân cắt hai hệ thống suối chính: - Suối Bàng Nâu: bắt nguồn từ khu vực Khe Tam chảy qua Khe Chàm Suối Khe Chàm: bắt nguồn từ phía Tây Nam chảy theo hướng Đông Bắc Hai hệ thống sông gặp ở phía Đông Bắc khu vực đổ sông Mông Dương, lưu lượng đo lớn 91.6m3/s Phía nam phía bắc khu mỏ bao bọc hệ thống suối khe chàm thượng sông Mông Dương Độ cao long suối có cốt 14 ÷ 18 sông suối có nước quanh năm dòng thoát nước khu vực Khe Tam Mạng lưới giao thông, công nghiệp vùng phát triển, thuận lợi công tác thăm dò khai thác mỏ Hệ thống vận tải thuận tiện với hệ thống đường mỏ cho ô tô tải hệ thống đường sắt cho việc vận tải khoáng sản Ngoài có nhà máy trung tâm khí lớn như: khí Cẩm Phả, nhà máy tuyển than Cửa Ông Tình hình kinh tế trị, điều kiện sở vật chất, hạ tầng sở phát triển Đời sống công nhân viên chức khu mỏ ổn định trọng Ngoài khu mỏ có sở hạ tầng phục vụ dân sinh: điện, đường, trường, trạm y tế cửa hang bách hóa, chợ dân sinh… phục vụ đời sống cho công nhân viên chức khu mỏ 1.2 Đặc điểm, tính chất lý đất đá Tính chất lý đất đá thể thông thông số vật lý như: - Góc nội ma sát (δ): góc tảo phản lực pháp đường sinh nón mà sát (đường sinh ma sát tổng hợp lực ma sát thực phản lực pháp) tag δ=Fms/ N - Độ cứng đất đá (f): độ bền vững đá ảnh hưởng đến đại lượng lún cực đại, điều kiện giống độ lún đá cứng nhỏ đá yếu Khi vỉa dốc đứng lớp đá không đồng nhất, nghĩa độ bền vững khác thù có khả dịch chuyển mặt tiếp xúc lớp đó, tạo thành kẻ nứt, chỗ sụt lỡ theo bậc mặt đất f= Ϭn/100 f≥ đất đá cứng, f≤ đất đá mềm - Lực dính kết (c) Loại nham thạch Dung trọng (g/cm3) Tỷ trọng (g/cm3) Cường độ khoáng (kg/cm2) Lực kết dính (g/cm2) Góc nội ma sát Cuội kết Sạn kết Cát kết Bột kết Sắt kết 2.55 2.67 2.63 2.65 2.46 2.78 2.73 2.55 810 448 174 445 33.2 340 195 29.5 30 Bảng 1: Giá trị lý đất đá khu mỏ Khe Chàm 1.3 Đặc điểm địa chất thủy văn 1.3.1 Nước có nguồn gốc từ nước mặt Nước có nguồn gốc từ mặt đất chủ yếu chứa sông, hồ, nước mưa, nước thải Khu vực mỏ Khe Chàm có suối suối Bàng Nâu suối Khe Chàm a Suối Khe Chàm Suối Khe Chàm có nhánh Nhánh suối Đá Mài bắt nguồn từ dãy núi Khe Sim chảy qua khia trường mỏ Đông Đá Mài hòa với nhánh suối Khe Chàm khu vực cầu Giám đốc Nhánh suối Khe chàm bắt nguồn từ dãy núi Bao Gia chảy theo hướng từ Tây sang Đông hợp với lưu lượng nhánh suối Đá Mài cầu Giám đốc Từ cầu Giám đốc suối Khe Chàm chảy qua khu vực mặt sân công nghiệp công tu than Khe Chàm I sân công nghiệp mỏ Cao Sơn ngã ba cầu Trung Quốc hòa dòng với suối Bàng Nâu đổ vào thượng nguồn sông Mông Dương Suối Khe Chàm có lòng rộng từ 10 ÷ 20m, chiều sâu lòng suối từ 1,5 ÷ 2,0m Là suối thoát nước cho mỏ Cao Sơn, Khe Chàm Do suối Khe Chàm chảy qua khu vực lộ thiên nhiều đơn vị nên chịu ảnh hưởng nặng nề việc trôi lấp bãi thải Lòng suối bị bồi lắng trung bình từ 2,5 ÷ 3,2m so với lòng sông nguyên thủy, nhiều đoạn lòng sông bị thu hẹp lamg giảm khả thoát nước suối gây ngập úng số khu vực khai thác mặt số mỏ khu vực b Suối Bàng Nâu Suối bắt nguồn từ khu mỏ Khe Tam chảy theo hướng từ Tây sang Đông qua khu vực Bắc khai trường mỏ Khe Chàm hòa với dòng suối Khe Chàm chảy sông Mông Dương Đoạn suối Bàng Nâu chảy qua biên giới mỏ Khe Chàm I có tốc độ nhỏ, lòng suối từ (10 ÷ 25m) Lưu lượng lớn hai suối Khe Chàm Bàng Nâu hợp lưu lên đến 91m 3/s 1.3.2 Nước mặt đất - Nước có trầm tích đệ tứ: tích lũy hạt sỏi, sạn, đất thịt - Nước hệ đất địa tầng - Nước ngầm đới phá hủy hoại đứt gãy Nhìn chung khu vực mỏ Khe Chàm có nguồn nước sông hồ, nước mặt phong phú dồi dào, phục vụ tốt cho công tác khai thác giảm tải bụi bẩn xe tải vận chuyển nhờ có nước tưới 1.4 Đặc điểm địa chất công trình Trong vỉa chưa than 12 gồm loại đất đá cuội kết, sạn kết sét kết Các lớp đất đá có chiều dày lớn có tính ổn định cao Độ ổn định bột kết cát kết có độ rắn trung bình, đôi chỗ bột kết mỏng, với chiều dày khoảng 0.2 ÷ 2.0m thuộc loại rắn Cuội kêt, sạn kết chiếm tỷ trọng lớn địa tầng, nứt nẻ mạnh, có chiều dày thay đổi từ vài mét đến vài chục mét Độ lớn học lớn, cường độ kháng nén thay đổi từ 400 ÷ 1780 kg/cm2 lực dính kết trung bình C=445 kg/cm2 Cát kết nham thạch chủ yếu khu vực, độ bền học lớn, cường độ kháng nén trung bình 809 kg/cm2, tỷ trọng ɣ= 2,63 g/cm3, lực dính kết trung bình C= 340 kg/cm2 Bột kết thường xuất vách trụ vỉa than, phân lớp mỏng so với hai loại đất Cường độ kháng nén trung bình 448 kg/cm2, tỷ trọng ɣ=2,65 g/cm3, lực dính kết trung bình C= 195 kg/cm2 Sét kết thường gặp dạng lớp mỏng loại đất đá vỉa than Cường độ kháng nén trung bình 250 kg/cm2, tỷ trọng ɣ=2,46 g/cm2, lực dính kết trung bình C=2,55 kg/cm2 Độ bền hoc đất đá vách trụ vỉa than tương đối cao 1.5 Đặc điểm cấu tạo vỉa than khu vực thiết kế Vỉa 12 cách vỉa 11 khoảng từ 64 ÷ 120m, cách vỉa 13 khoảng từ 40 ÷ 50m Lộ vỉa xuất cánh Nam tiếp nếp lõm Bảng Nâu Chiều dày vỉa thay đổi từ 0.19m đến 12m Vỉa than có cấu tạo phức tạp, chiều dày không ổn định , độ dốc vỉa thay đổi từ 30 ÷ 630, trung bình 240 Hệ số chứa than trung bình vỉa 93%, độ tro hàng hoá trung bình 18.55% Đất đá vách, trụ vỉa than lớp đá bột kết, gặp lớp sét kết Vỉa 12 có lỗ khoan: LK 2541, LK 370, LK 2530, LK 388B Đất đá vách, trụ vỉa than lớp đá bột kết, gặp lớp sét kết 1.6 Sơ đồ mở vỉa Sơ đồ mở vỉa XII theo giếng đứng 1.7 Hệ thống khai thác cho khu vực thiết kế Hệ thống khai thác cho vỉa XII theo phương pháp phá hỏa toàn bộ, lấy phần đất đá lò theo vỉa, phương pháp vách xuống cách nhẹ nhàng; lấp theo phương pháp tự chảy, lấp phương pháp thủy lực khí nén Ở ba phương pháp đầu đất đá dùng để lấp khoảng trống khai thác lấy từ đường lò lớp vách trụ chi nên ảnh hưởng phương pháp đến dịch chuyển mặt đất không khác nhau, có khác chỗ độ sâu khai thác nhỏ 100m độ lún mặt đất phá hỏa hoàn toàn lớn 10-30% so với cách lấp phần đá lấy lò Ở hai phương pháp sau vật liệu lấy từ vào Ở phương pháp tự chảy vật kiệu lấp chảy vào vùng trống khai thác tác động trọng lực vật độ dốc định Phương pháp dùng góc dốc vỉa 400 – 450 Hệ số tự nén vật liệu lấp lò phụ thuộc vào cỡ vật liệu lớn hệ số bén lớn ngược lại Hệ số nén từ 15 – 40% Khi lấp khí nén, vật liệu đưa đến chỗ lấp nhờ khí nén đẩu qua ống dẫn Hệ số bán đạt tới 15 – 30% Phương pháp có hiệu lấp thủy lực Vật liệu đem đến chỗ lấp qua ống dẫn dạng hỗn hợp pha lẫn nước Hệ số tự nén phụ thuộc vào vật liệu Vật liệu tốt cho phương pháp cát khiết Hệ số tự lún trường hợp -15 % Chương II: Cơ sở lý thuyết xác định thông số dịch chuyển phục vụ tính toán chiều dài thành lập tuyến quan trắc 2.1 Cơ sở lý thuyết vùng tương tự Từ năm 1945-1947 sở kết tổng hợp phân tích quan trắc xác lập khả phân loại mỏ theo quan điểm dịch chyển đất đá bề mặt Sự phân loại dựa dấu hiệu sau: 1) 2) 3) Đặc tính địa chat chung mỏ Các tính chất lý (độ cứng) đất đá Các trị số trung bình góc dịch chuyển Dựa tính chất chung độ cứng đất đá mà tất loại mỏ chia thành nhóm Mỗi nhóm lại dựa vào giá trị trung bình góc δ giá trị biến động mà chia thành hai loại Khi thiết kế mỏ vùng khai thác cũ việc xác định loại mỏ tiến hành sở dấu hiệu thứ dấu hiệu thứ hai Trong độ cứng đất đá đánh giá theo giá trị trung bình cân kháng thời đất đá độ nén hệ số cứng đất đá theo Protodiaconov Khi xét mỏ khai thác mà chưa nghiên cứu dịch chuyển biến thuộc loại hay loại phải xuất phát từ ba dấu hiệu Trong trường hợp dấu hiệu xác góc dốc δ giá trị trung bình Giá trị trung bình góc δ xác định từ số liệu quan trắc dịch chuyển trạm ngắn hạn Tại mỏ có ý nghĩa phát triển lớn việc chọn góc dịch chuyển càn làm xác quan trắc lâu dài Ở mỏ có đất đá yếu, góc δtb= 650, góc nghiêng mặt trụ bảo vệ không lấy 650 mà 550, phạm vi biến động góc δở mỏ loại lớn có xu hướng chiếm góc nghiêng mặt bảo vệ có giá rị khác với giá trị tối thiểu δ khoảng 50 2.2 Nghiên cứu xếp loại vùng mỏ theo đặc điểm địa chất tính chất lý đất đá Nhóm mỏ Đặc điểm địa chất chung mỏ I II Các dấu hiệu phân loại Tính chất đặc trưng Góc dịch chuyển δ độ cứng đất (độ) đá nham tầng Trung Giới hạn bình biến dạng Mỏ than nâu Đá yếu yếu 65 50-80 chủ yếu thuộc Hệ số cứng đá tân sinh, trung theo bảng sinh Protodiaconov phần thuộc tuổi 2,5 cổ Nham Lực kháng bị nén 65 60-70 tầng trung bình 250 yếu, ximăng kết kg/cm2 Hạng bậc yếu trung bình độ khoan 4,5 Mỏ than chủ yếu Đá có độ cứng 70 65-75 thuộc trung sinh, trung bình phần thuộc Hệ số cứng 2,5-5 75 70-80 cổ sinh Nham lực kháng 250-500 Loại mỏ I Ia II IIa III tầng đá kết ximăng có độ cứng trung bình Mỏ than chủ yếu thuộc cổ sinh phần thuộc trẻ Đá kết ximăng có độ cứng cao kg/cm2 Hạng bậc độ khoan: 4,5-6,5 Đá cứng Hệ số cứng 5-8 Lực kháng: 500-800 kg/cm2 Hạng bậc độ khoan: 6,5-8,5 80-85 85-90 76-88 80-90 III IIIa Bảng 2: Các dấu hiệu phân loại mỏ Nhóm mỏ I Loại mỏ Mỏ điển hình Các góc dịch chuyển: góc nghiêng số nghiên mặt bảo vệ để tính trụ bảo vệ cứu quan trắc đất đá gốc khai thác lần đầu (độ) I Ia II II IIa III III IIIa Mỏ có loại đất đá 550 xốp ngậm nước nhiều, có tượng chảy δ= 650 góc dốc vỉa từ 00-100 Các mỏ khác Mỏ β=ɣ= 650 Khi α từ 100-450 β= 70than Treliabinsk 0,5α; ɣ=700 Khi α ˃ 450 → β= 450, ɣ= 750 Bể than Caraganda β = 700 - 0,6α, không nhỏ 350, δ= ɣ= 700 Vùng mỏ Treremkhov, Kuzbass, Khakask Các mỏ nghiên cứu chưa thật tốt β = 750 – 0.8α không nhỏ 300, δ= ɣ= 750 Donbass δ= ɣ= 850 cho góc α Khi α từ 0-50 δ= ɣ= 800 cho góc α Khi α từ 0-50 β= 800 Khi α từ 6-650; β= 850-0,9α Khi α ˃ 650, β= 900 - 0,9α không nhỏ 250 β=850 Khi α từ 6-650 β= 90- α Khi α ˃ 650; β= 1000- α, không nhỏ 250 Bảng 3: Bảng giá trị phân loại mỏ góc dịch chuyển 2.3 Xác định thông số dịch chuyển theo vùng tương tự Xác định thông số dịch chuyển mỏ Khe Chàm (β, α, ɣ) dựa sở lý thuyết phương pháp vùng tương tự Gs.Kazacovski nêu Dựa điều kiện địa chất tính chất lý đất đá để chọn vùng tương tự hợp lý cho vùng mỏ Khe Chàm Qua trình so sánh phân tích chung mỏ Khe Chàm xếp vào nhóm IIa Chúng ta so sánh địa chất tính chất chung lý đất đá mở Khe Chàm mỏ Kuzbass - - - - Vùng mỏ Khe Chàm Địa tầng: chứa than có tuổi cổ sinh trung sinh Thành phần lớp đất đá: đá vôi, cuội kết, sạn kết, bột kết, sạn kết, sắt kết, phiến sét lớp đất phún xuất Chiều dày điệp chứa than CN: khoảng 1500m Chiều dày chung địa tầng: 6500m Kiến tạo: toàn khoáng sàng gồm nếp uốn trung tâm, môt hướng tà có phương Tây Bắc-Đông Nam nhiều nếp uốn nhỏ dọc theo hướng tà Đứt gãy nghịch biên độ dịch chuyển 70-80m, góc cắm 650-700 Tính chất học đất đá: f= - - - - Vùng mỏ Kuzbass Địa tầng: chứa than có tuổi cổ sinh trung sinh Thành phần lớp đất đá: đá vôi, cuội kết, sạn kết, bột kết, sạn kết, phiến sét lớp đất phún xuất Chiều dày điệp chứa than CN: 3500-4000m Chiều dày chung địa tầng: 900m Kiến tạo: hướng tà đơn trục hướng Đông Nam- Tây Bắc, cấu trúc chủ yếu nếp uốn kéo dài dọc theo hướng tà phong phá phức tạp Đứt gãy nghịch có biên độ dịch chuyển lớn 2-3km, góc cắm 450600 Đứt gãy thuận nhỏ độ dịch chuyển từ 1,5-2 km Tính chất học đất đá: - 4÷6,5 lực kháng nén 280-550 kg/cm2 Đặc điểm vỉa than: m=1,2-4,6m, α= 180-390 - f=2,5-5 lực kháng nén 250-500 kg/cm2 Đặc điểm vỉa than: m=2-6m, α= 450-600 Có thể thấy điều kiện địa chất tính chất lớp đất đá vùng mỏ: Khe Chàm Kuzbass gần Nên ta áp dụng vùng tương tự IIa cho vùng mỏ Khe Chàm để lựa chọn thông số dịch chuyển: β=750-0,8α ɣ=δ=750 Θ= 900- α ϕ = 450 Từ suy thông số dịch chuyển chọn sau: δ=ɣ= 750 β=750- 0,8α= 750- 0,8 x 260=54.20 Θ= 900- α= 640 ϕ= 550 Trong α – góc dốc vỉa có góc giá trị trung bình 26 Để có góc giới hạn dự phòng kích thước bồn dịch chuyển trường hợp phạm vy dịch chuyển biến dạng lan rộng giới hạn khống chế góc δ, ɣ, β, chọn trên, cần phải xác định đại lượng ∆β, ∆δ, ∆ɣ Trong ∆δ ∆ɣ lấy 200 ∆β phụ thuộc vào góc dốc vỉa theo bảng sau: Góc dốc vỉa 00 100 ∆β 180 170 Từ ta có: ɣ=∆ɣ= 750-200=550 200 150 300 130 400 120 500 110 600 90 700 70 800 80 δ=∆δ=750-200=550 β=∆β= 54.20-150= 39.20 Θ= 510 Φ= 550 Chương III: Thiết kế phương án bố trí trạm quan trắc trung bình 3.1 Mục đích, nhiệm vụ thiết kế - Mục đích Thành lập trạm quan trắc trung bình nhằm mục đích xác định thông số dịch chuyển biến dạng như: góc dịch chuyển nguy hiểm, góc đứt tách, góc giới hạn… phân bố đại lượng dịch chuyển, biến dạng vùng bồn, thời hạn trình dịch chuyển cường độ dịch chuyển Quan trắc thực địa tiến hành máy móc dụng cụ đo đạc trắc địa Thành lập trạm quan trắc cách chôn mốc đặc biệt xác định vị trí qua thời gian máy móc sau kết thúc trình dịch chuyển Những số liệu quan trắc cho ta khái niệm trình dịch chuyển đó, quy luật dịch chuyển… Quan trắc thực địa máy móc, dụng cụ đo nhằm mục đích xác định công trình nằm phạm vi ảnh hưởng khu vực khai thác, xác định mức độ thẩm thấu khả bị rò qua kẽ nứt nước lòng sông, suối xuống lò chợ khai thác, mối liên hệ biến dạng mặt đất công trình bị ảnh hưởng trình khai thác, giới hạn cho phép móng công trình, ảnh hưởng trình dịch chuyển đất đá đến loại hầm lò Kết tính toán thu qua số liệu quan trắc sử dụng chọn biện pháp bảo vệ công trình, tính trụ bảo vệ, xem xét khả cần không cần để lại trụ bảo vệ, giải thích quy luật trình dịch chuyển để tổng hợp thành lý thuyết xây dựng phương pháp tính dịch chuyển - Nhiệm vụ Nhiệm vụ trạm quan trắc trung bình lập nhằm quan trắc dịch chuyển đất đá xung quanh lò chợ dùng để giải vấn đề quan hệ đến việc chọn phương pháp hợp lý điều khiển áp lực mỏ, khai thác vỉa gần tính trụ bảo vệ mỏ 3.2 Xác định vị trí tuyến quan trắc Trạm quan trắc xây dựng theo tuyến, tuyến xây dựng theo dốc theo phương: Xây dựng tuyến quan trắc theo dốc - Xây dựng tuyến quan trắc theo phương Xây dựng tuyến quan trắc theo dốc 3.3 Xác định chiều dài tuyến quan trắc Để lập tuyến quan trắc ta lập mặt cắt theo dốc theo phương vỉa Từ biên giới dự kiến lò chợ khai thác ta dựng góc β-∆β= (về biên giới lò chợ) góc γ-∆γ = (ở biên giới lò chợ) Ta điểm A’ B’ mặt tiếp xúc lớp đá gốc lớp đá bồi Từ A’, B’ dựng góc φ = lớp đất đá bồi ta điểm A, B – điểm biên vùng dịch chuyển dự kiến Từ biên giới lò chợ dựng độ sâu H1, H2 so với mặt đất Độ sâu trung bình lò chợ Htb = (H1+H2)/2 Tại độ sâu Htb trung tâm lò chợ ta dựng góc θ = có điểm O1 Biểu thị O1 lên vẽ mặt qua dựng đường thẳng I-I đường quan trắc theo phương vỉa Trong phạm vi đoạn AB mặt cắt đánh dấu vị trí mốc công tác Từ điểm B phía ngược dốc ta dựng đoạn 50m xác định điểm RI từ điểm RI dựng tiếp đoạn 50m xác định điểm RII Từ điểm A phía xuôi dốc ta đặt đoạn =100m ta RIII, RI, RII, RIII mốc khống chế đầu tuyến phải chôn nơi đất đá ổn định Chính khoảng cách chúng so với A, B chúng biến động Khoảng cách mốc công tác chọn 15m Trong thi công khoảng cách thay đổi so với thiết kế có chỗ đặc trưng cần tăng dày mốc công tác Chiều dài tuyến quan trắc theo phương vỉa tính cách dựng mặt cắt đứng đồ theo đường I-I Trên mặt cắt đứng ta xác định điểm dừng gương lò chợ (ranh giới trụ bảo vệ có kích thước lớn, biên giới khai trường…) vị tri lò cắt để dựng góc có giá tri δ-∆δ= lớp đất đá gốc góc φ = lớp đất đá bồi ta điểm C mặt đất C điểm xác định biên giới bồn dịch chuyển theo phương Biên giơi bồn phía bên phải điểm D xác định cách đặt từ điểm K điểm chiếu điểm dừng gương lò chợ mặt đất khoảng KD=1.75 Htb, Htb độ sâu cảu lò chợ vị trí trung tâm Htb=… Hình 3.3.1: trạm quan trắc trung bình theo dốc theo phương vỉa Hình 3.3.2: Biểu diễn trạm quan trắc trung bình theo dốc Hình 3.3.3: Biểu diễm trạm quan trắc trung bình theo phương CD khoảng để bố trí mốc công tác tuyến quan trắc theo phương vỉa Từ điểm C phía bên trái bố trí mốc cố định đầu tuyến R IV RV cách không nhỏ 50m Tiếp theo từ điểm K đặt đoạn KO =0.85Htb mặt cắt theo dốc vỉa giao điểm tuyến I-I II-II vuông góc với điểm Trong trường hợp gương lò chợ đến thời điểm thi công trạm quan trắc chuyển dịch từ lò cắt khoảng S lúc khoảng cách từ gương lò đến điểm O1sẽ lấy so với lò cắt không nhỏ 0.85Htb- S Biểu O1 lên vẽ mặt bằng, kẻ qua đường thẳng vuông góc với I-I ta tuyến quan trắc II-II vẽ mặt Đánh dấu điểm cố định RI, RII, RIII phạm vị dịch chuyển AB Tuyến quan trắc III-III bố trí song song với tuyến quan trắc II-II cách tuyến khoảng 50m Ngoài tuyến quan trắc biểu thị vẽ mặt cần đánh dấu mốc quan trắc Mối tuyến quan trắc phải có mốc cố định: mốc đầu (đề phòng bị hỏng bị dung mốc lại) mốc đầu tuyến Nếu điều kiện mà ta bố trí mốc cố định đầu tuyến bố trí đầu Xác định chiều dài tuyến quan trắc Các mốc quan trắc cố định 3.4 a) - b) Vị trí mốc cố định theo phương dốc là: RI, R’I, RII, R’II, RIII, R’III Vị trí mốc cố định theo phương là: RIV, RV Vị trí mốc phải đặt nơi có địa hình nguyên thủy chưa bị ảnh hưởng tác động đến trình khai thác Nằm vùng ảnh hưởng dịch chuyển biến dạng, dùng để xác định mối tương quan dịch chuyển mốc quan trắc so với chúng Các mốc công tác Các mốc công tác đánh dấu thoe chữ in hoa như: B, B’, A, A’, C, D… Các mốc công tác cách tùy theo đô sâu khai thác, độ sâu khai thác sâu khoảng cách xa Trong vỉa XII khoảng cách mốc cách khoảng 20m 3.5 Chọn kết cấu mốc cố định mốc công tác Kết cấu mốc phải đơn giản, cố gắng tận dụng nguyên vật liệu chỗ (sắt đường ray, ống thép cũ ….) Để tránh khỏi bị hư hỏng thường bố trí đầu mốc thấp mặt đất 25-35cm lấp đất lại gọi mốc chìm Còn mốc bố trí cao lên gọi mốc Đầu mốc phải dũa tròn, tâm mốc khắc dấu + hay khoan lỗ nhỏ ɸ= ~ 1,5mm sâu 5mm Nếu mốc làm ống kim loại phải gia cố để đánh dấu tâm mốc Bên cạnh mốc kể có mốc chôn lỗ khoan vào đất, mốc chôn hố mốc đóng trực tiếp vào đất Đổ bê tông theo tỉ lệ xi măng, cát, sỏi, sau: 1: 2: Ngoài mốc chôn đất móc đóng chân móng chân công trình Mốc tường thường làm sắt tròn ɸ= 20 – 30mm, dài 180 – 200mm chôn vào tường móng nhà nhờ lỗ khoan ngang Mốc bố trí nằm ngang, phần ló tường từ 40 – 50mm phần phải vát để đặt mia Việc kết cấu chôn mốc quan trọng chôn mốc không làm cho toàn công việc nghĩa dẫn đến kết luận sai lầm Cần lưu ý đến nơi điều kiện địa chất không ổn định, nơi có tượng bùng để không bố trí mốc trắc địa mốc không chế hai đầu tuyến nơi 3.6 Xác định số lượng mốc, khối lượng nguyên vật liệu thi công mốc quan trắc Để xác định số lượng mốc cần dựa vào vẽ thiết kế Dựa vào điểm khống chế đầu tuyến điểm sở gần có khu vực thiết kế trạm quan trắc để bố trí tuyến quan trắc thực địa Công tác bố trí tuyến quan trắc thực địa tiến hành theo bước Bước 1: Dựa vào điểm khống chế đầu tuyến điểm khống chế sở gần ta bố trí điểm khống chế đầu tuyến thực địa phương pháp gia hội tam giác đơn Bước 2: Đánh dấu vị trí điểm dã bố trí cọc gỗ Bước 3: Định tuyến nhớ vào điểm mốc khống chế đầu tuyến Bước 4: Trên tuyến đánh dấu điểm mốc công tác cọc gỗ Bước 5: Tiến hành chon mốc vị trí đánh dấu Bước 6: kiểm tra độ lệch ngang mốc ta chon Nếu lớn 5cm phải tiến hành điều chỉnh lại 3.8 Lập phương án đo nối tới trạm quan trắc Do điều kiện địa hình khó khan phức tạp , điểm khống chế sở nhà nước lại xa khu vực xây dựng trạm quan trắc , số gần bị không đảm bảo độ xác Để giảm khó khăn cho công tác đo nối theo xu công nghệ , ta nên đo nối điểm khống chế công nghệ GPS GPS công nghệ đo đạc trắc địa có độ xác cao, dùng công nghệ GPS đo nối cho điểm đầu tuyến tốt để đảm bảo độ xác điểm số liệu đo được thu vào máy tính toán phần mềm lập trình sẵn tọa độ điểm Điểm sở chọn để đo nối mốc cố định đầu tuyến điểm RR trùng Bắc khe Chàm, điểm tam giác hạng IV điểm độ cao hạng 3, đảm bảo đọ xác điểm khống chế sở đo nối 3.9 Thiết kế công tác đo quan trắc Xác định đại lượng đo chu kì đo quan trắc A đại lượng đo - Đo góc Đo dài Các đại lượng dịch chuyển biến dạng B chu kì đo quan trắc - - Quan trắc lần đầu tiền hành sau đo nối cho mốc khống chế đầu tuyến trước bắt đầu khia thác Theo chu kì ta quan trắc đợt Tiến hành quan trắc đợt cuối sau kết thúc trình dịch chuyển Lựa chọn thiết bị đo , phương pháp đo - - - Quan trắc lần đầu : phải tiến hành đo cao cho tất mốc quan trắc xác định khoảng cách mốc công tác theo tuyến xác định độ dịch chuyển ngang mốc Do điều kiện địa hình thiết kế trạm quan trắc phức tạp nên đo cao mốc quan trắc xác định khoảng cách mốc quan trắc máy toàn đạc điện tử theo phương pháp đo cao lượng giác đo dài điện tử Đo độ dịch chuyển ngang mốc theo hướng vuông góc với tuyến quan trắc dụng cụ chuyên dụng - - - Khi đo cao đo khoảng cách máy gương phải định tâm xác tâm mốc Vị trí thẳng đứng gương xác định ống thủy tròn gắn gương Đồng thời với việc đo cao, xác định khoảng cách mốc, độ lệch ngang so với tuyến mốc cần phải đo đạc ghi chép kẽ nứt mặt đất, biến dạng xuất công trình, ngày tháng xuất hiện tượng Quan trắc trạm Các đợt quan trắc tiến hành quan trắc đợt đầu : đo cao cho mốc, đo khoảng cách mốc , đo đọ dịch chuyển ngang mốc so với tuyến , đo ghi chép kẽ nứt biến dạng công trình mặt đất Quan trắc đợt cuối Bao gồm việc đo nối cho mốc khống chế đầu tuyến để kiểm tra độ ổn định mốc suốt trình quan trắc Xác định thời gian đo , tiêu chí đo, sai số giới hạn cho phép - - Quan trắc lần đầu Khi đo cao phải đảm bảo sai số khép độ cao toàn tuyến Fgh < ∓ 15√L Tương đương với thủy chuẩn hạng 3, sai số khép chiều dài toàn tuyến