Tài liệu hạn chế xem trước, để xem đầy đủ mời bạn chọn Tải xuống
1
/ 139 trang
THÔNG TIN TÀI LIỆU
Thông tin cơ bản
Định dạng
Số trang
139
Dung lượng
6,25 MB
Nội dung
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT PHẠM VĂN CHUNG NGHIÊNCỨUXÂYDỰNGMƠHÌNHBIẾNĐỘNGĐỊACƠKHUVỰC LỊ CHỢCƠGIỚIKHAITHÁCVỈADÀYỞMỘTSỐMỎTHANHẦMLÒQUẢNGNINH LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội - 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT PHẠM VĂN CHUNG NGHIÊNCỨUXÂYDỰNGMƠHÌNHBIẾNĐỘNGĐỊACƠKHUVỰCLÒCHỢCƠGIỚIKHAITHÁCVỈADÀYỞMỘTSỐMỎTHANHẦMLÒQUẢNGNINH Ngành: Kỹ thuật Trắc địa - Bản đồ Mã số: 9520503 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS PHÙNG MẠNH ĐẮC TS VƯƠNG TRỌNG KHA Hà Nội - 2018 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiêncứu riêng Các số liệu, kết luận án trung thực chưa công bố cơng trình khác Tác giả luận án Phạm Văn Chung MỤC LỤC MỞ ĐẦU .1 CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ CÁC KẾT QUẢ NGHIÊNCỨU DỊCH CHUYỂN BIẾN DẠNG ĐỊA TẦNG ĐẤT ĐÁ VÀ BỀ MẶT ĐẤT DO ẢNH HƯỞNG KHAITHÁC 1.1 Tổng quan kết nghiêncứu dịch chuyển, biến dạng mơhìnhđịagiới 1.2 Tình hìnhnghiêncứu dịch chuyển biến dạng vùng QuảngNinh .14 1.3 Kết luận chương .20 CHƯƠNG MƠHÌNHĐỊACƠ TRONG NGHIÊNCỨU DỊCH CHUYỂN BIẾN DẠNG ĐỊA TẦNG ĐẤT ĐÁ VÀ BỀ MẶT ĐẤT DO ẢNH HƯỞNG KHAITHÁC 22 2.1 Quan niệm mơhình 22 2.1.1 Định nghĩa mơhình 22 2.1.2 Các đặc trưng mơhình .22 2.1.3 Phân loại mơhình 23 2.1.4 Ưu nhược điểm mơhình 23 2.2 Nghiêncứumơhình .24 2.2.1 Xâydựngmơhình 24 2.2.2 Nghiêncứumơhình 25 2.2.3 Kiểm chứng mơhình .26 2.2.4 Điều chỉnh tham sốmơhình 26 2.3 Mơhìnhđịamỏ phục vụ nghiêncứu dịch chuyển biến dạng đất đá 27 2.3.1 Lịch sử nghiêncứumơhìnhđịa 27 2.3.2 Hệ thống hóa mơhình học đá khối đá mỏ 31 2.3.3 Quan niệm đại mơhìnhđịa 33 2.3.4 Các thông sốmôhìnhđịa 36 2.3.5 Tính chất biến dạng cấu trúc mơhìnhđịa 42 2.3.6 Điều kiện biên môi trường địamỏ 43 2.3.7 Các dạng mơhìnhđịa dự báo dịch chuyển biến dạng .44 2.4 Lựa chọn mơhìnhđịa ứng dụngcho điều kiện bể thanQuảngNinh 49 2.5 Kết luận chương .49 CHƯƠNG NGHIÊNCỨUXÂYDỰNG CÁC HÀM ĐƯỜNG CONG TIÊU CHUẨN TỪ SỐ LIỆU QUAN TRẮC Ở CÁC MỎTHANHẦMLÒQUẢNGNINH 50 3.1 Phương pháp quan trắc xử lý số liệu 50 3.2 Phương pháp luận xâydựnghàm đường cong tiêu chuẩn 51 3.3 Xác định thông số đại lượng dịch chuyển 55 3.3.1 Cơsở lý thuyết xác định tham sốcho vùng nghiêncứu dịch động đá mỏ 55 3.3.2 Xác định thông số đại lượng dịch chuyển 63 3.4 Xác định hàm đường cong tiêu chuẩn vùng QuảngNinh 67 3.5 Kết luận chương .68 CHƯƠNG NGHIÊNCỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA ĐỘ LÚN CỰC ĐẠI XÁC ĐỊNH TỪ KẾT QUẢ QUAN TRẮC THỰC ĐỊA VỚI MÔ ĐUN ĐÀN HỒI KHỐI ĐÁ MỎ 69 4.1 Xâydựngmơhìnhđịacho khối đá bể thanQuảngNinh 69 4.1.1 Khái quát đặc điểm địa chất khuvựcnghiêncứu 69 4.1.2 Xác định mô đun đàn hồi cho lớp đất đá bể thanQuảngNinh 72 4.1.3 Kết xác định mô đun đàn hồi E theo Rockdata 75 4.2 Tính tốn dịch chuyển biến dạng địa tầng đất đá bề mặt đất 78 4.2.1 Khái quát phần mềm RS2 (Phase2) hãng Rocscience Inc (Canada) 78 4.2.2 Thông số đầu vào trường hợp tính tốn 79 4.2.3 Kết tính tốn cho trường hợp theo hướng dốc lòchợ .80 4.3 Xác định mối quan hệ độ lún cực đại với mô đun đàn hồi 87 4.3.1 Phương pháp phân tích thống kê .87 4.3.2 Phương pháp hồi quy tuyến tính 87 4.3.3 Xác định mối quan hệ độ lún cực đại với mô đun đàn hồi 89 4.4 Kết luận chương .92 CHƯƠNG ỨNG DỤNGMƠHÌNHĐỊACƠNGHIÊNCỨU QUY LUẬT DỊCH CHUYỂN BIẾN DẠNG ĐỊA TẦNG ĐẤT ĐÁ VÀ BỀ MẶT ĐẤT DO ẢNH HƯỞNG KHAITHÁCLÒCHỢVỈA V7 MỎTHAN NAM MẪU QUẢNGNINH 93 5.1 Vị trí địa lý ranh giớikhuvựcnghiêncứu .93 5.2 Khái qt cơng nghệ giới hóa khaithác cột dài theo phương, lòchợ hạ trần thu hồi than .95 5.3 Kiến nghị mô đun đàn hồi chomơhìnhđịamỏthan Nam Mẫu 97 5.4 Tính tốn dịch chuyển biến dạng khaitháclòchợgiới hóa theo hướng dốc mơhìnhđịa .98 5.5 Tính tốn dịch chuyển biến dạng khaitháclòchợgiới hóa theo đường phương 104 5.6 Kiểm chứng mơhìnhđịa với kết quan trắc thực địa………………….112 5.7 Kết luận chương .115 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ .116 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN CỦA NCS 118 TÀI LIỆU THAM KHẢO .121 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1: Các góc dịch chuyển biến dạng vùng QuảngNinh 19 Bảng 2.1: Thơng sốhình học vùng biến dạng khoáng sàng Ural Cadacxtan 40 Bảng 2.2: Thơng sốhình học vùng biến dạng ngồi khống sàng Ural Caracxtan [74] 41 Bảng 3.1: Phân loại nhóm mỏ theo độ cứng đất đá 57 Bảng 3.2: Xác định góc dịch chuyển theo nhóm mỏ góc dốc vỉa .58 Bảng 3.3: Xác định góc dịch chuyển 1 theo nhóm mỏ 58 Bảng 3.4: Xác định góc dịch chuyển , C> 50% theo nhóm mỏ .59 Bảng 3.5: Xác định góc dịch chuyển lớp đất phủ 59 Bảng 3.6: Xác định góc giới hạn o, o (độ) 59 Bảng 3.7: Xác định góc giới hạn 0 (độ) 60 Bảng 3.8: Xác định hệ số K1 .60 Bảng 3.9: Xác định góc 3 (độ) 61 Bảng 3.10: Giá trị góc 1 tử số, 2 mẫu số (độ) 61 Bảng 3.11: Độ lún cực đại tương đối q0 62 Bảng 3.12: Dịch chuyển ngang cực đại tương đối a0 62 Bảng 3.13: Hệ số N1, N2 63 Bảng 3.14: So sánh kết đo đạc lý thuyết .65 Bảng 3.15: So sánh kết đo đạc lý thuyết .66 Bảng 3.16: Hàm đường cong tiêu chuẩn 67 Bảng 3.17: Hàm đường cong tiêu chuẩn 68 Bảng 4.1: Kết thí nghiệm nén đơn trục loại đá 71 Bảng 4.2: Mộtsố kết phân tích mức độ ổn định lớp đá QuảngNinh .72 Bảng 4.3: Dữ liệu tham số học cho lớp đá, xác định dựa theo RMR .73 Bảng 4.4: Điều kiện địa học khối đá số đường lòmỏthanQuảngNinh 74 Bảng 4.5: Dữ liệu đầu vào RocData 76 Bảng 4.6: Kết tính mơ đun đàn hồi E theo tiêu chuẩn Hoek - Brown .78 Bảng 4.7: Giá trị độ lún cực đại mô đun đàn hồi 80 Bảng 4.8: Kết tính mô đun đàn hồi loại đá 91 Bảng 5.1: Tọa độ giới hạn khuvực trạm quan trắc 93 Bảng 5.2: Điều kiện địa chất vỉa 94 Bảng 5.3: Kết xác định E, C, φ mỏthan Nam Mẫu theo Rockdata 98 Bảng 5.4: Kết xác định E, C, φ mỏthan Nam Mẫu 98 Bảng 5.5: Kết so sánh giá trị dịch chuyển 114 DANH MỤC HÌNH VẼ Hình 1.1: Trạng thái ứng suất biến dạng khối đá mỏHình 1.2: Biểu đồ cực ten sơbiến dạng trạng thái ứng suất biến dạng khác Hình 1.3: Mơhìnhđịa Xashurin phân tích q trình dịch chuyển đá mỏ .10 Hình 1.4: Quỹ đạo véc tơ dịch chuyển trường ứng suất kiến tạo đẳng hướng (a) bất đẳng hướng (b) .11 Hình 1.5: Sơ đồ phân bố vùng dịch chuyển biến dạng đất đá 16 Hình 1.6: Các góc dịch chuyển biến dạng khuvựcmỏthan Nam Mẫu 17 Hình 1.7: Các góc dịch chuyển biến dạng khuvựcmỏthan Mạo Khê 18 Hình 1.8: Các góc dịch chuyển biến dạng khuvựcmỏthan Hà Lầm 18 Hình 2.1: Mơhình hóa vật thể địa chất lĩnh vực khác .25 Hình 2.2: Nghiêncứu thực thể thơng qua mơhình 25 Hình 2.3: Mơhìnhđịa đơn giản với véc tơ ứng lực khối đá nguyên thủy độ sâu H 28 Hình 2.4: Sơ đồ xuất áp lực tựa 28 Hình 2.5: Phạm vi vùng chịu ảnh hưởng xung quanh lòchợ .29 Hình 2.6: Sơ đồ phân bố ứng lực đất đá vùng lòchợ 30 Hình 2.7: Vùng sập đổ, uốn võng khối đá mỏ…………………………………31 Hình 2.8: Mơhình vật lý đá mỏ……………………………………………………32 Hình 2.9: Phân loại mơhìnhđịa cơ……………………………………………… 33 Hình 2.10: Các thành phần mơhìnhđịa 35 Hình 2.11: Sơ đồ mơhình dịch chuyển trường hợp khaitháclộ thiên vỉa dốc dày 37 Hình 2.12: Sơ đồ mơhình dịch chuyển trường hợp khaitháchầmlòvỉadày 37 Hình 2.13: Mơhìnhđịa tổng quát khoáng sàng khai thác, phục vụ việc quan trắc kiểm tra trình dịch chuyển [75] 44 Hình 2.14: Các phương pháp sốđịa kỹ thuật [10] 45 Hình 3.1: Đường cong lún thực tế đường cong lún không thứ ngun .53 Hình 4.1: Xác định mơ đun đàn hồi E cho đá cát kết .76 Hình 4.2: Xác định mơ đun đàn hồi E cho đá bột kết .77 Hình 4.3: Xác định mơ đun đàn hồi E cho đá sét kết 77 Hình 4.4: Xác định mơ đun đàn hồi E chothan 78 Hình 4.5: Biểu đồ độ lún lớp đất đá trường hợp 81 Hình 4.6: Biểu đồ độ lún bề mặt đất trường hợp 81 Hình 4.7: Biểu đồ độ lún lớp đất đá trường hợp 82 Hình 4.8: Biểu đồ độ lún bề mặt đất trường hợp 82 Hình 4.9: Biểu đồ độ lún lớp đất đá trường hợp 83 Hình 4.10: Biểu đồ độ lún bề mặt đất trường hợp 3…………………………81 Hình 4.11: Biểu đồ độ lún lớp đất đá trường hợp 84 Hình 4.12: Biểu đồ độ lún bề mặt đất trường hợp 84 Hình 4.13: Biểu đồ độ lún lớp đất đá trường hợp 85 Hình 4.14: Biểu đồ độ lún bề mặt đất trường hợp 85 Hình 4.15: Biểu đồ độ lún lớp đất đá trường hợp 86 Hình 4.16: Biểu đồ độ lún bề mặt đất trường hợp 86 Hình 4.17: Biểu đồ tương quan độ lún với mô đun đàn hồi đá cát kết 90 Hình 4.18: Biểu đồ tương quan độ lún với mô đun đàn hồi đá bột kết 90 Hình 4.19: Biểu đồ tương quan độ lún với mơ đun đàn hồi đá sét kết .91 Hình 5.1: Mặt cắt tuyến địa chất V 94 Hình 5.2: Bản đồ khuvựckhaithácmỏthan Nam Mẫu 95 Hình 5.3: Sơ đồ cơng nghệ giới hóa khaithác cột dài theo phương, lòchợ trụ hạ trần thu hồi than 97 Hình 5.4: Sơ đồ tính tốn 99 Hình 5.5: Nhập thơng sốchomơhình 100 Hình 5.6: Quá trình chạy vòng lặp tính dịch chuyển biến dạng .100 Hình 5.7: Biểu đồ độ lún lớp đất đá ảnh hưởng khaitháchầmlò .100 Hình 5.8: Biểu đồ mơ tả biến dạng ngang .101 Hình 5.9: Biểu đồ xác định góc dịch chuyển theo hướng dốc 101 Hình 5.10: Biểu đồ độ lún bề mặt đất góc dịch chuyển .102 ... HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT PHẠM VĂN CHUNG NGHIÊN CỨU XÂY DỰNG MƠ HÌNH BIẾN ĐỘNG ĐỊA CƠ KHU VỰC LỊ CHỢ CƠ GIỚI KHAI THÁC VỈA DÀY Ở MỘT SỐ MỎ THAN HẦM LÒ QUẢNG NINH Ngành: Kỹ thuật Trắc địa - Bản đồ Mã số: ... tiến sĩ: Nghiên cứu xây dựng mô hình biến động địa khu vực lò chợ giới khai thác vỉa dày số mỏ than hầm lò Quảng Ninh lựa chọn xuất phát từ nhu cầu thực tế có ý nghĩa thực tiễn Ý tưởng khoa... đất ảnh hưởng lò chợ giới hố khai thác vỉa dày số mỏ than hầm lò Quảng Ninh 2.2 Nhiệm vụ nghiên cứu luận án - Nghiên cứu tổng quan mơ hình địa khối đá mỏ; - Nghiên cứu điều kiện địa chất, tính