Một số kết quả nghiên cứu biến dạng bề mặt phân lớp trên bãi thải Chính Bắc – Mỏ than Núi Béo

Bài viết Một số kết quả nghiên cứu biến dạng bề mặt phân lớp trên bãi thải Chính Bắc – Mỏ than Núi Béo trình bày một số kết quả nghiên cứu dịch chuyển và biến dạng đất đá ở khu vực thí nghiệm đổ thải phân lớp thuộc bãi thải Chính Bắc – Mỏ than Núi Béo.

Tạp chí KHKT Mỏ - Địa chất, số 39, 7/2012, (Chuyên đề Trắc địa mỏ), tr.45-49 MT S KT QU NGHIÊN CỨU BIẾN DẠNG BỀ MẶT PHÂN LỚP TRÊN BÃI THẢI CHÍNH BẮC – MỎ THAN NÚI BÉO NGUYỄN VIẾT NGHĨA, Trường Đại học Mỏ - Địa chất NGUYỄN TIẾN DỤNG, Công ty cổ phần than Núi Béo - Vinacomin VŨ THỊ HẰNG, Viện Khoa học Đo đạc đồ Tóm tắt: Cơng tác quan trắc dịch chuyển biến dạng đất đá vấn đề mỏ đặc biệt quan tâm nhằm tìm quy luật dịch chuyển biến dạng để sớm đưa dự báo phòng ngừa nguy tai biến trượt lở xảy Bài báo trình bày số kết nghiên cứu dịch chuyển biến dạng đất đá khu vực thí nghiệm đổ thải phân lớp thuộc bãi thải Chính Bắc - mỏ than Núi Béo Mở đầu Trong thời gian gần đây, sản lượng khai thác mỏ lộ thiên ngày tăng, quy mô khai thác ngày mở rộng, xuống sâu, hệ số đất bóc ngày lớn, vấn đề đảm bảo độ ổn định bãi thải trở thành quan trọng mỏ quan tâm Những hậu tai biến trượt lở xảy số bãi thải gần để lại hậu nghiêm trọng người kinh tế xã hội Do vậy, quan trắc theo dõi độ ổn định đất đá nhằm sớm đưa dự báo tượng dịch chuyển biến dạng xảy vấn đề cần thiết Với vị trí đặc biệt, khai trường bãi thải mỏ than Núi Béo nằm gọn lòng thành phố Hạ Long, nơi có di sản thiên nhiên giới Vịnh Hạ Long Với sản lượng hàng năm khai thác 5,1 triệu tấn/năm, xúc bốc khoảng 21,5 triệu m3 đất đá, chủ yếu tập trung đổ thải bãi thải Chính Bắc, cốt độ cao +256 với diện tích khoảng 107 Vấn đề đất đá thải ổn định đất đá bãi thải, tiến tới cải tạo phục hồi môi trường, cảnh quan cho bãi thải Chính Bắc vấn đề mỏ Núi Béo tập đồn Cơng Nghiệp Than – Khống sản Việt Nam quan tâm Với giúp đỡ Liên hiệp hội nghiên cứu khai thác mỏ Việt Nam (RAME), tập đồn Cơng Nghiệp Than - Khống sản Việt Nam mỏ than Núi Béo tiến hành thí nghiệm bãi thải Chính Bắc để điều tra nghiên cứu ổn định bãi thải cách theo dõi giám sát dịch chuyển, dấu hiệu phá hủy khác, dòng nước rò rỉ điều tra nghiên cứu tính địa cách khoan hố thăm dò; thử nghiệm với quy mơ lớn phương thức đổ thải khác lớp gồm nén xe tải điều kiện kiểm soát nhằm phát triển hướng dẫn kỹ thuật cho quy trình đổ thải tương lai Một số biện pháp cho vấn đề đất đá đổ thải đặt giải pháp tạo phân tầng bãi thải, giải pháp tăng cường độ ổn định bãi thải cách thi cơng mặt tầng có độ dốc >2%, thoát nước vào hệ thống rãnh thoát nước kết hợp với việc phủ lớp đất phù hợp để trồng số loại có khả bám rễ sâu, ngăn sói mòn, góp phần cải tạo đất Theo đó, tiến hành xây dựng thành lập mạng lưới quan trắc dịch chuyển biến dạng đất đá khu vực thí nghiệm đổ thải Mạng lưới điểm đo nối cố định khu vực bãi thải Chính Bắc Phạm vi xung quanh tuyến quan trắc dịch động khu vực bãi thải Chính Bắc phục vụ đổ thải phân lớp dự án RAME có địa hình hồn tồn nhân tạo lớp đất đá đổ thải bồi lấp Bề mặt khu vực bãi thải tương đối phẳng, sườn bãi thải có độ dốc lớn bị chia cắt đường tụ thủy nhỏ sói mòn 45 Trên sở đồ thiết kế, mạng lưới mốc khống chế sở phục vụ cho công tác xây dựng tuyến quan trắc dịch động thành lập công nghệ GNSS đạt cấp lưới giải tích I, độ cao điểm chuyền phương pháp thủy chuẩn hình học đạt hạng IV nhà nước Trên sở lưới giải tích I, phát triển thêm lưới đường chuyền cấp II nhằm tiếp cận phục vụ tốt cơng tác quan trắc Mốc có cấu tạo bê tơng, đặt vị trí đất đá ổn định, tầm ngắm thơng thống, thuận lợi cho việc thu tín hiệu vệ tinh phục vụ cơng tác quan trắc chuyển dịch đất đá Lưới khống chế GNSS thiết kế theo đồ hình lưới tam giác dựa vào hai điểm gốc, điểm tam giác hạng IV (VN47) điểm hạng III (119429) Mạng lưới gồm điểm đánh số từ B1 đến B7 (hình 1) Lưới đường chuyền cấp II, phát triển thêm từ điểm B4 DCI-07 phương pháp đường chuyền kinh vĩ khép kín thành lập thêm điểm mới, đo đạc máy toàn đạc điện tử TCR705 (hình 2) VN-47 B4 B2 B3 B1 B5 B7 B6 119429 Hình Sơ đồ lưới GNSS khống chế phục vụ xây dựng tuyến quan trắc dịch động DCI-7 B4 Mạng lưới khống chế đo máy thu GNSS tần hai tần số hãng Trimble (R3) Topcon (GB1000, HiperGD, HiperGGD) với ca đo, thời gian ca đo 60 phút Kết xử lý cho thấy: tất cạnh đo nhận lời giải FIXED; RATIO nhỏ 3.10 lớn 99.6; sai số trung phương đo cạnh lớn 0.012 nhỏ 0.005; sai số tương đối cạnh lớn 1/162.367 (cạnh B3  B4) nhỏ 1/1.612.800 (cạnh 119429  B3) Độ cao điểm lưới khống chế đo đạc phương pháp thủy chuẩn hình học, dẫn từ điểm độ cao hạng I nhà nước (HPMC) điểm hạng III (M3) cơng ty than Hòn Gai Các kết đo đạc đạt được: sai số đơn vị trọng số Mh = ±6.96 mm/km; sai số khép độ cao Wh = 36 mm; sai số khép giới hạn Whgh = 73 mm; sai số độ cao điểm yếu mh = ±0,017 mm Mạng lưới tuyến quan trắc kết xác định đại lượng dịch chuyển biến dạng Từ điểm lưới khống chế trên, tiến hành thành lập 12 tuyến dịch động (A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L) (hình 3) Các tuyến thiết kế vng góc với bờ tầng xuất phát từ mặt bãi thải xuống chân bãi thải Các mốc tuyến bố trí cách khoảng 10÷35m tùy theo bề rộng mặt tầng, tuyến cách 25÷30m Từ tháng 01/2011 đến 11/2011 tiến hành quan trắc thành lập mặt cắt 11 lần vào đầu tháng A B C D +256 E F G H I J A4 M1 M3 M2 Hình Sơ đồ lưới đường chuyền cấp II 46 K L Hình Sơ đồ tuyến quan trắc dịch động bãi đổ thải thí nghiệm bãi thải Chính Bắc – mỏ than Núi Béo Mặt cắt dọc theo tuyến quan trắc đo từ mốc đầu tuyến đến cuối tuyến, khoảng cách điểm mia từ 5m ÷ 8m, chỗ địa hình phức tạp đo dày để thể địa hình thực tế Do mốc đường chuyền cấp II nằm vùng quan trắc nên chu kỳ quan trắc, tiến hành đo đạc kiểm tra lại điểm đường chuyền cấp II sau lấy toạ độ, độ cao phục vụ tính tốn quan trắc tuyến Các số liệu đo đạc tiến hành tính tốn theo cơng thức: 1- Tính chiều dài hiệu chỉnh theo hướng tuyến D i(n)  Si (n) x cosβ i (n) , (1) đó: α i (n)  arctan( α  arctan( Yi(n)  Yđt X i(n)  X đt ; Yct  Yđt ) ; X ct  X đt βi n   αi n   α ; Si n   X n  X đt 2  Yn  Yđt 2 ; n ÷ số thứ tự mốc; i ÷ thứ tự chu kỳ quan trắc ; 0 ÷ phương vị tuyến chu kỳ đầu quan trắc; i(n) ÷ phương vị mốc đầu tuyến đến mốc thứ n, chu kỳ i; i(n) ÷ góc kẹp góc phương vị tuyến phương vị mốc đầu tuyến đến mốc thứ n chu kỳ i; Si(n) ÷ khoảng cách nằm ngang từ điểm đầu tuyến đến mốc thứ n, chu kỳ i 2- Tính trị số sụt lún mốc quan trắc ηi  Hi (n)  H(i1) (n) (mm), (2) đó: i ÷ trị số sụt lún chu kỳ quan trắc thứ i; Hi (n): độ cao mốc thứ n, chu kỳ quan trắc thứ i; H(i - 1)n ÷ độ cao mốc thứ n, chu kỳ quan trắc thứ (i - 1) 3- Tính trị số dịch chuyển theo hướng tuyến ξ i  Di (n)  D(i-1) (n) (mm) , (3) đó: i ÷ trị số dịch chuyển theo hướng tuyến chu kỳ thứ i; Di (n) ÷ chiều dài từ mốc cố định đầu tuyến dịch động tới mốc thứ n hiệu chỉnh hướng tuyến chu kỳ thứ i; D(i -1) (n) ÷ chiều dài mốc cố định đầu tuyến dịch động tới mốc thứ n hiệu chỉnh hướng tuyến chu kỳ thứ (i - 1) 4- Tính tốc độ chuyển dịch a v (mm/ngày đêm) , (4) t đó: v ÷tốc độ chuyển dịch (mm/ngày đêm) t ÷ thời gian hai đợt quan trắc a ÷ độ dài véc tơ a  ηi2  ξ i2 - Tính trị số biến dạng ngang d  d (i-1) ( mm/ m ), (5) εi  i d đó: εi ÷ trị số biến dạng ngang chu kỳ thứ i; d ÷ khoảng cách hai mốc nhau; Kết tính tốn tuyến quan trắc dịch động khu vực đổ thải thí nghiệm bãi thải Chính Bắc tổng hợp bảng 1: Bảng Kết tính trị số sụt lún mốc tốc độ chuyển dịch Tên mốc 1a 2a 3a 4a 1b 2b Đợt i -95 -89 -84 217 -74 -67 v 4.7 4.7 4.0 7.5 4.1 3.7 Đợt v i -21 1.09 18 1.62 11 0.94 -101 3.48 -27 -15 Đợt v i -23 1.18 -27 0.98 -35 1.33 -33 1.29 -67 4.07 -32 1.33 Đợt v i -21 1.09 18 1.62 11 0.94 -101 3.48 -52 1.74 -6 0.95 Đợt i -25 -60 -48 31 -57 -38 v 3 3 Đợt i -20 -98 -96 -66 v 4 Đợt i -50 -30 -39 -52 -46 -35 v 5 Đợt i -62 -31 -53 -54 -27 -45 v 3 3 Đợt 10 v i 3 -8 -19 26 Đợt 11 v i -8 -4 3 -4 -4 47 3b 4b 5b 6b 1c 2c 3c 4c 5c 6c 7c 1d 2d 3d 4d 5d 6d 1e 2e 3e 4e 5e 6e 7e 1f 2f 3f 4f 5f 6f 7f 1g 2g 2g' 3g 3g' 4g 5g 6g 1h 1h' 2h 2h' 3h 3h' 4h 5h 6h 1i 2i 3i 4i 5i 1j 2j 3j 4j 1k 2k 3k 4k 1l 2l 3l 4l 48 -20 -13 -56 -12 -18 -1 -5 -57 -17 -14 -31 -43 -14 -17 -8 -36 -25 -18 -16 -52 -28 -56 -32 -91 -34 -49 -19 -2 -41 -10 -2 -60 -9 20 -3 -56 -34 -36 -1 -2 0.6 2.2 1.7 3.3 2.8 2.1 2.4 2.0 2.9 1.6 1.9 1.9 1.9 2.7 1.6 2.0 1.8 2.0 0.8 0.8 0.7 1.8 1.0 1.9 0.0 1.2 0.0 3.1 1.3 0.0 1.7 0.0 0.6 0.0 6.8 1.7 0.4 0.2 2.1 0.4 2.4 0.3 1.9 1.4 1.5 3.1 0.2 -11 -4 -26 -20 -7 -3 -11 -35 -7 -15 -43 -30 -5 -8 -7 -17 -25 -10 -9 -10 -16 -5 -10 -18 -14 -7 -11 -9 -2 -19 -16 -3 -105 -7 -12 -861 -21 -1 -3 20 -12 14 -11 -2 -8 1 1 1 3 1 0 0 0 1 1 1 10 -34 -23 -4 -33 -37 -33 -11 -32 -35 -21 -7 -43 -35 -15 -37 -23 -41 -52 -48 -45 -15 -24 -52 -51 -044 -71 -17 -8 -19 -53 -52 -49 -2 427 -105 -61 -34 -2 20 -11 -1 -57 0.66 1.16 1.86 0.58 1.19 1.30 1.11 0.00 0.62 1.28 1.20 4.09 -6 95 127 130 -113 -113 1.58 2.21 1.60 1.58 0.54 1.31 1.90 1.81 8.13 2.62 93 1.07 1.07 1.85 2.05 2.03 6.87 14.24 3.51 2.24 0.13 1.21 0.41 2.36 0.52 0.67 3.73 2.10 -47 1.70 -7 0.63 54 -6 0.73 -9 0.85 -23 -59 1.97 -83 -18 0.90 62 0.71 51 0.00 -17 0.80 -22 -49 -10 1.28 -255 -13 0.88 47 -3 0.94 -13 1.12 -20 21 0.92 -66 -73 2.68 -220 -41 1.41 23 -5 1.21 1.30 -21 0.90 -33 599 -90 5.35 -139 -11 1.19 -11 -10 0.90 -4 0.52 -27 -37 1.55 -38 -26 1.07 -1 -021 1.22 -1 -14 1.19 0.89 0.97 -28 -9 0.73 -56 -2 1.00 -75 0.92 0.90 -34 1.30 -12 0.64 -875 29.18 438 16 2.04 587 -011 0.88 12 -13 0.66 10 -37 1.26 -8 0.96 11 -25 1.18 -44 -22 1.24 -41 -21 0.72 22 -24 0.82 13 -101 -14 0.66 -17 0.58 22 -28 0.99 -4 -20 1.17 -70 2 3 2 2 20 1 1 0 2 15 20 1 1 2 -372 520 -389 27 -18 -425 23 -64 -378 -284 -633 -477 -243 26 -79 -221 -162 27 -42 -221 -101 -97 -29 -688 -87 -15 -208 -40 -109 -19 -119 -101 -29 -94 -212 13 17 13 16 14 10 21 16 10 8 3 23 4 3 -77 -528 -67 -24 -50 -41 -11 49 -21 17 -5 -12 -36 23 -43 21 11 -4 -16 16 28 23 19 -26 -19 -7 -12 -18 -26 -19 -28 18 3 4 3 3 2 2 1 0 1 -47 -12 -24 -722 -103 -45 -30 -52 -55 -90 -44 -53 -54 -83 -48 -58 -67 -76 -50 -45 -19 -47 -49 -53 -18 -46 14 -12 23 -11 -9 -46 -18 -27 -19 -26 2 24 10 2 2 2 2 0 0 1 1 -9 23 -25 727 -5 -3 26 -1 -3 28 30 -10 -12 22 29 -6 16 27 26 -6 -37 13 26 -32 -20 -19 -46 -45 -45 -40 -57 -7 21 -16 -11 3 24 2 3 2 1 1 1 2 2 2 1 -1 -1 13 12 12 39 11 -4 15 16 -13 12 11 13 -26 -12 -8 21 16 23 12 -6 -11 -4 3 3 2 2 1 2 1 1 1 2 1 1 0 Kết luận kiến nghị Qua kết quan trắc thu bảng đưa số nhận xét đánh sau: Các giá trị sụt lún chuyển dịch cho thấy dịch chuyển biến dạng bề mặt phức tạp Xét thành phần mặt phẳng, mốc quan trắc có phương dịch chuyển khơng ổn định chu kỳ quan trắc Xét thành phần cao độ, số mốc quan trắc có trị số sụt lún lớn, xẩy cục thường rơi vào chu kỳ VII, VIII, IX, Nhìn chung kết cấu đất đá chưa ổn định số vùng bị trồi lên trọng lượng đất đá thải phương tiện tạo áp lực nén lên bề mặt khu vực lân cận chúng Tuy nhiên xét tổng thể chủ yếu mốc quan trắc đạng có xu hướng lún xuống chuyển dịch phía chân đổ thải Công tác quan trắc dịch động khu vực đổ thải thí nghiệm bãi thải Chính Bắc – mỏ than Núi Béo thực đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, hạn sai đạt cao tiêu phương án Qua 11 chu kỳ quan trắc dịch động cho thấy có chuyển dịch tương đối nhỏ Phương véc tơ phức tạp theo phương rõ ràng Sự sụt lún tập trung vào số mốc mang tính cục rơi vào chu kỳ VII, VIII, IX Do vậy, kiến nghị cần tiếp tục quan trắc để tìm quy luật tham số dịch chuyển, từ đưa biện pháp xử lý thích hợp bảo đảm độ ổn định bãi thải TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Đình Bé, Vương Trọng Kha, 2000 Dịch chuyển biến dạng đất đá khai thác mỏ, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội [2] Võ Chí Mỹ, 1999 Xác định quy luật dịch chuyển tính chất biến dạng bãi thải làm sở phục hồi cải tạo môi trường Tuyển tập cơng trình NCKH Đại học Mỏ-Địa chất, Hà Nội [3] Võ Chí Mỹ, 2002 Q trình dịch chuyển đất đá biến dạng bãi thải, Tuyển tập cơng trình Hội nghị Cơ học Tồn quốc, Hà Nội [4] KS Vũ Anh Tuấn nnk, 2010 Công tác hồn phục bãi thải Cơng ty cổ phần than Núi Béo - TKV Hội nghị Khoa học kĩ thuật mỏ quốc tế - Hạ Long 23-25 tháng năm 2010, tr.233-236 [5].http://www.rame.vn/index.php?lang=vn&pa ge=3&id=15 SUMMARY Some study results of the bedded surface deformation of Chinh Bac dump - Nui Beo open pit Nguyen Viet Nghia, University of Mining and Geology Nguyen Tien Dung, Nui Beo Coal Company - TKV Vu Thi Hang, Viet Nam Institute of Geodesy and Cartography The monitoring of the bedded surface deformation have been particularly interested to find out the rules of rock displacement and deformation The monitoring result is the basis for early warning of landslide hazard occuring on the dump site The paper deals with the experimental result of deformation monitoring of bedded surface of Chinh Bac dump – Nui Beo open cast mine 49 ... lưới đường chuyền cấp II 46 K L Hình Sơ đồ tuyến quan trắc dịch động bãi đổ thải thí nghiệm bãi thải Chính Bắc – mỏ than Núi Béo Mặt cắt dọc theo tuyến quan trắc đo từ mốc đầu tuyến đến cuối tuyến,... phát từ mặt bãi thải xuống chân bãi thải Các mốc tuyến bố trí cách khoảng 10÷35m tùy theo bề rộng mặt tầng, tuyến cách 25÷30m Từ tháng 01/2011 đến 11/2011 tiến hành quan trắc thành lập mặt cắt... Tính trị số biến dạng ngang d  d (i-1) ( mm/ m ), (5) εi  i d đó: εi ÷ trị số biến dạng ngang chu kỳ thứ i; d ÷ khoảng cách hai mốc nhau; Kết tính tốn tuyến quan trắc dịch động khu vực đổ thải