Đánh giá khả năng ổn định bờ trụ nam vỉa 4 mỏ than na dương theo dự án thiết kế cơ sở giai đoạn ii và đề xuất giải pháp để đảm bảo khai thác đến mức 6m

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT -***** - NGUYỄN CÔNG HẢI ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ỔN ĐỊNH BỜ TRỤ NAM VỈA MỎ THAN NA DƯƠNG THEO DỰ ÁN THIẾT KẾ CƠ SỞ GIAI ĐOẠN II VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ĐỂ ĐẢM BẢO KHAI THÁC ĐẾN MỨC -6M LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI - 2013 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT -***** - NGUYỄN CÔNG HẢI ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG ỔN ĐỊNH BỜ TRỤ NAM VỈA MỎ THAN NA DƯƠNG THEO DỰ ÁN THIẾT KẾ CƠ SỞ GIAI ĐOẠN II VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP ĐỂ ĐẢM BẢO KHAI THÁC ĐẾN MỨC -6M NGÀNH: KỸ THUẬT ĐỊA CHẤT MÃ SỐ: 60520501 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC TS Nguyễn Viết Tình HÀ NỘI - 2013 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng tơi Các số liệu, kết luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác TÁC GIẢ LUẬN VĂN Nguyễn Công Hải MỤC LỤC Mở đầu…………………………………………………………………………………1 Chương 1: Tổng quan nghiên cứu tượng trượt mỏ than Na Dương phương pháp đánh giá ổn định mái dốc…………………………………………… …4 1.1 Tổng quan nghiên cứu tượng trượt mỏ than Na Dương……………… 1.2 Đánh giá khả hình thành trượt……………………………………………20 1.3 Các phương pháp đánh giá ổn định mái dốc………………………………… 22 1.3.1 Phương pháp kiểm toán ổn định khối trượt có mặt trượt nằm nghiêng23 1.3.2 Phương pháp kiểm tốn ổn định khối trượt có mặt trượt quy ước cung trịn hình trụ…………………………………………………………………… 28 Chương 2: Đặc điểm tự nhiên địa chất cơng trình khu mỏ than Na Dương……….32 2.1 Vị trí đặc điểm địa lý tự nhiên…………………………………………… 32 2.1.1 Vị trí địa lý……………………………………………………………… 32 2.1.2 Đặc điểm địa hình, sơng suối………………………………………………32 21.3 Đặc điểm khí hậu………………………………………………………….33 2.1.4 Đặc điểm kinh tế xã hội………………………………………………… 33 2.1.5 Đặc điểm giao thông…………………………………………………… 35 2.2 Cấu tạo địa chất khu mỏ………………………………………………………35 2.2.1 Địa tầng…………………………………………………………………35 2.2.2 Kiến tạo…………………………………………………………………37 2.2.3 Đặc điểm vỉa than………………………………………………… 38 2.3 Đặc điểm địa chất cơng trình khu mỏ…………………………………………41 2.3.1 Đặc điểm địa hình……………………………………………………….41 2.3.2 Đặc điểm phân bố tính chất lý đất đá…………………………41 2.4 Đặc điểm địa chất thủy văn……………………………………………………54 2.4.1 Đặc điểm nước mặt…………………………………………………… 54 2.4.2 Đặc điểm nước đất……………………………………………… 56 Chương 3: Hiện trạng nguyên nhân trượt bờ trụ Nam vỉa mỏ than Na Dương….60 3.1 Hiện trạng trượt bờ trụ Nam vỉa mỏ than Na Dương……………………….60 3.2 Nguyên nhân điều kiện thúc đẩy phát sinh, phát triển trượt……………61 3.3 Nhận xét nguyên nhân trượt lở bờ trụ mỏ than Na Dương……………… 65 Chương 4: Nghiên cứu, đánh giá ổn định bờ trụ Nam vỉa mỏ than Na Dương tính tốn lựa chọn giải pháp đảm bảo ổn định cho bờ trụ đến mức -6m………………… 67 4.1 Đặc điểm biến dạng bờ trụ Nam vỉa 4……………………………………… 67 4.2 Tính tốn xác định hệ số ổn định…………………………………………… 68 4.2.1 Tính tốn ổn định theo mơ hình trượt phẳng……………………………68 4.2.2 Tính tốn ổn định theo mơ hình trượt dịng…………………………… 76 4.3 Tổng quan giải pháp đảm bảo ổn định bờ trụ Nam vỉa 4…………………80 4.3.1 Các giải pháp hạn chế tác động phong hóa đến loại đá xuất lộ 80 4.3.2 Các giải pháp ngăn chặn trượt………………………………………… 81 4.3.3 Các giải pháp ổn định trượt sâu theo mặt lớp………………………… 81 4.4 Tính tốn lựa chọn giải pháp đảm bảo ổn định bờ trụ Nam vỉa 4…………….82 4.4.1 Tính toán lựa chọn giải pháp hạn chế tác động phong hóa đến loại đá xuất lộ…………………………………………………………………………82 4.4.1.1 Gia cường khối đá bề mặt bê tông phun……………………82 4.4.1.2 Giải pháp gia cường che phủ vải địa kỹ thuật kết hợp tường chắn đổ thải trong………………………………………………………………88 4.4.2 Tính tốn lựa chọn giải pháp ổn định trượt sâu theo mặt lớp…… 94 4.4.2.1 Gia cường khối đá mặt yếu giải pháp xi măng hóa sâu94 4.4.2.2 Giải pháp gia cường mái dốc neo………………………… 101 4.4.2.3 Hạ thấp mực nước đất kết hợp với cắt tầng hợp lý…………116 Chương 5: Đề xuất biện pháp chống trượt bờ trụ Nam vỉa mỏ than Na Dương117 5.1 Phân tích đánh giá khả áp dụng giải pháp…………………….117 5.2 Đề xuất biện pháp chống trượt bờ trụ Nam vỉa mỏ than Na Dương………118 Kết luận……………………………………………………………………………121 Tài liệu tham khảo…………………………………………………………………123 DANH MỤC CÁC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Tình hình biến dạng bờ mỏ mỏ khai thác lộ thiên Việt Nam… 11 Bảng 1.2 Phân loại khối đá trầm tích bờ mỏ than theo khả dễ bị biến dạng… 13 Bảng 1.3 Phân loại nhóm mỏ lộ thiên Việt Nam theo yếu tố địa chất ảnh hưởng đến ổn định bờ mỏ……………………………………………… 15 Bảng 2.1 Tổng hợp kết phân tích mẫu đất sét………………………………… 42 Bảng 2.2 Tổng hợp tính chất lý đá sét kết…………………………………….44 Bảng 2.3 Tổng hợp tính chất lý đá bột kết……………………………………44 Bảng 2.4 Tổng hợp tính chất lý đá cát kết……………………………………45 Bảng 2.5 Tổng hợp tính chất lý loại đá mỏ Na Dương…… 46 Bảng 2.6 Kết tính tốn thơng số thuỷ lực lỗ khoan bơm nước thí nghiêm 49b……………………………………………………………………………….57 Bảng 3.1 Kết thí nghiệm xác định thành phần khống vật loại đá bờ trụ Nam………………………………………………………………………………… 62 Bảng 4.1 Tổng hợp tính chất lý loại đá bờ trụ Nam vỉa 4… 70 Bảng 4.2 Tổng hợp kết thí nghiệm cắt theo tiếp xúc lớp loại đá bờ trụ Nam vỉa 4………………………………………………………………………………… 70 Bảng 4.3 Kết tính tốn ổn định bờ trụ Nam vỉa 4……………………………….75 Bảng 4.4 Tổng hợp kết tính ổn định bờ trụ Nam vỉa 4………………………….75 Bảng 4.5 Đặc trưng dung dịch sét - xi măng ……………………………… 100 Bảng 4.6 Bảng tra trị số m…………… ………………………………………100 Bảng 4.7 Các điều kiện đá áp dụng gia cố………………………………………103 Bảng 4.8 Độ sâu neo đảm bảo ổn định chung………………………………….108 Bảng 4.9 Chiều dài bầu neo cho neo đá phun vữa xi măng ……………………109 Bảng 4.10 Bảng đặc tính chất dẻo…………………………………………… 114 Bảng 5.1 Bảng tổng hợp giá thành phương án 1……………………………………117 Bảng 5.2 Bảng tổng hợp giá thành phương án 2……………………………………117 Bảng 5.3 Bảng tổng hợp giá thành phương án 3……………………………………119 Bảng 5.4 Kết tính tốn ổn định bờ trụ Nam theo phương án 3…………………120 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ Hình 1.1 Mỏ khai thác lộ thiên Chuquicamata……………………………………… Hình 1.2 Mỏ lộ thiên Lagunas Norte……………………………………………… Hình 1.3 Mỏ lộ thiên Grasberg……………………………………………………… Hình 1.4 Đầu đo dịch chuyển ngang cáp nối……………………………………….8 Hình 1.5 Thiết bị đọc DataMate, phâng mềm xử lý số liệu ống đo chuyên dụng….8 Hình 1.6 nguyên lý phương pháp đo……………………………………………….9 Hình 1.7 Hình khối trượt khu vực vỉa gần nhà máy nhiệt điện Na Dương……… 18 Hình 1.8 Lớp phong hóa bề mặt bờ trụ Nam vỉa mỏ Na Dương………………… 18 Hình 1.9 Nứt nẻ, biến dạng chân bờ mỏ trụ Nam vỉa mức +213m………… 19 Hình 1.10 Trưựot theo mặt có sẵn……………………………………………………20 Hình 1.11 Sơ đồ kiểm tốn ổn định khối trượt có mặt trượt nằm nghiêng………23 Hình 1.12 Sơ đồ kiểm toán ổn định khối trượt có mặt trượt nằm nghiêng………25 Hình 1.13 Sơ đồ xác định trọng lượng khối trượt có phần bị ngập…………….25 Hình 1.14 Sơ đồ kiểm tốn ổn định khối trượt có áp lực thủy động tác dụng… 26 Hình 1.15 Sơ đồ kiểm toán ổn định khối trượt có xét tới lực địa chấn………… 28 Hình 1.16 Sơ đồ kiểm tốn ổn định khối trượt có mặt trượt cong lõm quy ước cung trịn hình trụ…………………………………………………………………… 28 Hình 1.17 Sơ đồ xác định góc nghiêng trung bình mặt trượt phạm vi khối nhỏ phân chia…………………………………………………………………………29 Hình 2.1 Bản đồ vị trí, địa hình, sơng suối khu mỏ than Na Dương…………………34 Hình 2.2 Thiết đồ lỗ khoan LK.TV-02……………………………………………….47 Hình 2.3 Thiết đồ lỗ khoan LK.TV-03……………………………………………….48 Hình 2.4 Thiết đồ lỗ khoan LK.TV-04……………………………………………….49 Hình 2.5 Mặt cắt địa chất cơng trình tuyến III……………………………………….50 Hình 2.6 Mặt cắt địa chất cơng trình tuyến IIIB…………………………………… 51 Hình 2.7 Mặt cắt địa chất cồn trình tuyến T.IV………………………………………52 Hình 2.8 Mặt cắt địa chất cơng trình tuyến TC………………………………………53 Hình 3.1 Khe nứt phát triển tầng phủ đệ tứ, Bờ trụ Nam vỉa mức +185m… 60 Hình 3.2 Phân bố đá bột kết bờ trụ Nam vỉa 4……………………………………….63 Hình 3.3 Xuất lộ nước đất tầng đá cát kết (điểm lộ 01)………………….64 Hình 3.4 Nước đất xuất lộ dạng thấm rỉ mức +170m ( điểm lộ 02)……… 64 Hình 4.1 Mặt tuyến ổn định T.III, T.IIIB, T.IV……………………………… 71 Hình 4.2 Mặt cắt tính ổn định tuyến T.III……………………………………………72 Hình 4.3 Mặt cắt tính ổn định tuyến T.IIIB………………………………………… 73 Hình 4.4 Mặt cắt tính ổn định tuyến T.IV……………………………………………74 Hình 4.5 Mặt cắt tính tốn xác định góc dốc theo sơ đồ GS Maxlốp……………78 Hình 4.6 Vữa Chunam sử dụng để tăng cường ổn định cho đá phong hóa đất tàn tích, Hồng Kơng………………………………………………………………… 82 Hình 4.7 Các phương pháp phun bê tơng…………………………………………….84 Hình 4.8 Cấp phối hạt tiêu biểu cốt liệu bê tơng phun………………………… 84 Hình 4.9 Sơ đồ cơng nghệ phun gia cường bề mặt………………………………… 88 Hình 4.10 Sơ đồ lực tác dụng lên tường chắn rọ đá……………………… 90 Hình 4.11 Quá trình căng kéo………………………………………………………102 Hình 4.12 Các kiểu phá hoại mái dốc chỗ cắt đá………………………….105 Hình 4.13 Phân tích đơn giản ổn định mái dốc đá………………… 106 Hình 4.14 Neo điển hình đá…………………………………………… … 112 Hình 4.15 Các kiểu neo phun vữa xi măng…………………………………………112 PHỤ LỤC Phụ lục 01: Bình đồ bố trí cơng trình thăm dị ĐCCT – ĐCTV Tỷ lệ 1/1000 Phụ lục 02: Bình đồ bố trí HK quan trắc dịch động lỗ khoan ĐCTV Tỷ lệ 1/2000 Phụ lục 03: Mặt cắt địa chất cơng trình tuyến T.III Tỷ lệ đứng 1/1000, tỷ lệ ngang 1/1000 Phụ lục 04: Mặt cắt địa chất cơng trình tuyến T.IIIB Tỷ lệ đứng 1/1000, tỷ lệ ngang 1/1000 Phụ lục 05: Mặt cắt địa chất cơng trình tuyến T.IV Tỷ lệ đứng 1/1000, tỷ lệ ngang 1/1000 Phụ lục 06: Mặt cắt tính ổn định tuyến T.III Tỷ lệ đứng 1/1000, tỷ lệ ngang 1/1000 Phụ lục 07: Mặt cắt tính ổn định tuyến T.IIIB Tỷ lệ đứng 1/1000, tỷ lệ ngang 1/1000 Phụ lục 08: Mặt cắt tính ổn định tuyến T.IV Tỷ lệ đứng 1/1000, tỷ lệ ngang 1/1000 -111- (PJ>2000kN/m2) thông qua ống thẳng bao chỗ Chiều dài neo cố định mở rộng hyđrofracturing khối đá tạo chùm rễ vữa hệ thống hang hốc thay cho đường kính lõi lỗ khoan Thường áp lực đặt phun lần thứ 2, sau vữa phun lần thứ sơ ninh neo kiểu B Việc phun vữa lần thứ thường thực thông qua ống hệ thống măng sét ống vữa nhỏ bố trí bên chiều dài bầu neo: Cách trước ưu việt dự tính nhiều lần phun Lượng vữa phun lần cần tương đối Sự tiếp tục tràn ngừng đột ngột áp lực phun lần thứ cho thấy nước sau giữ áp lực tương đối hạn chế Mặc dù kiểu neo áp dụng phổ biến đá rời hạt mịn nhiên có số kết đá cứng Thiết kế dựa sở giả thiết ứng suất tiếp không đổi dọc theo bầu neo + Các neo kiểu D Các neo kiểu D bao gồm lỗ khoan phun vữa ống tremie, loạt chỗ mở rộng theo hình chng hình bầu, hình thành từ trước Kiểu neo sử dụng phổ biến đá dính từ chặt đến cứng Sức chịu nhổ phụ thuộc vào ma sát bên sức chịu mũi bầu đơn có khoảng cách rộng sức chống giữ đất huy động chủ yếu sức chống giữ mũi Dù không phổ biến, kiểu neo sử dụng đất rời phối hợp với vài dạng ổn định theo kiểu tường mặt chiều dài lớn Thường loại thi công cách phun trước vữa xi măng, hoá chất đất bao quanh bầu neo, bơm dung dịch khoan polime vào lỗ khoan khoan tạo bầu + Các loại neo khác Các loại neo khơng hồn tồn trùng với kiểu từ A đến D hình thành kỹ thuật Các neo thường sử dụng hệ thống mở rộng bên chiều dài bầu tạo thành kỹ thuật phun vữa phản lực Do thiếu phương pháp thiết kế tin cậy cho thí nghiệm Ngồi ảnh hưởng ăn mịn đến làm việc neo cần đánh giỏ y -112- Mũ neo Dây neo tháo dời Lỗ khoan đá Vữa i dà iều h C i dà iều Ch ám ob ne y dâ h dín tự eo n y dâ Đầu neo Hình 4.14 Neo điển hình đá, khơng đính bám suốt chiều dài dây neo tự do, có bảo vệ neo cố định (a) KiÓu A (b) KiÓu B (c) KiĨu C (d) KiĨu D Hình 4.15 Các kiểu neo phun vữa xi măng Neo chất dẻo cốt thép + Nguyên lý làm việc neo chất dẻo cốt thép 23 Vì neo thuộc loại kết cấu chịu lực chủ động, dùng neo chất dẻo cốt thép -113- để chống đỡ, sau lắp đặt vào lỗ neo nhờ đóng rắn nhanh chóng chất dẻo, liên kết lớp đá bao quanh đỡ thành khối, chống lại áp lực gây lên phá huỷ đất đá, neo thường xuyên làm việc trạng thái kéo làm việc trạng thái cắt Lực căng thân neo lắp đặt luôn đảm bảo lớn tải trọng tác dụng lên lớp đá bao quanh để chống lại tượng tạo nội ứng suất khối đá vượt giá trị cho phép làm biến dạng gây ổn định, khả liên kết lớp đá Lực căng thân neo (hoặc lực dính kết) đạt giá trị tối thiểu để chống lại tự trọng khối đá áp lực mỏ, giữ cho khối đá bao quanh không bị biến dạng, không bị tách lớp, đảm bảo độ ổn định công trình Hiện nay, Việt Nam, chủ yếu sử dụng hai phương pháp tính tốn neo dựa ngun lý dầm nguyên lý treo Phương pháp tính neo dựa nguyên lý dầm thường dùng để tính toán neo cho loại đất đá yếu, phân lớp, áp lực lớn, lị sâu Cịn phương pháp tính neo theo ngun lý treo thích hợp với đường lị đá tương đối cứng vững, áp lực nhỏ Sơ đồ nguyên lý tạo dầm neo bố trí với mật độ để găm lớp đá riêng biệt thành dầm đủ dày để chống đỡ toàn tải trọng áp lực mỏ gây nên Vì neo hoạt động đến lực căng chống tượng tách lớp vùng đá chịu ép, khố neo nằm phạm vi đá biến dạng không đàn hồi mà khơng gây nguy hiểm sập lị + Cấu tạo neo chất dẻo  Chất dẻo: Thỏi chất dẻo có hai tốc độ đơng rắn phân biệt theo mầu sắc, thỏi có hai ngăn, 01 ngăn có chứa chất dẻo pơlyeste tốc độ đơng cứng khác chia theo tỷ lệ thích hợp, ngăn cịn lại có chứa chất xúc tác làm ơxy hố chất hữu ngăn vách ngăn Thỏi chất dẻo có tỷ lệ đơng cứng nhanh/chậm tương ứng 40:60 50:50 Khi tiến hành neo thỏi chất dẻo bị quay phá vỡ lớp vỏ bọc bên ngoài, hai loại vật chất trộn vào tạo phản ứng hoá học biến chất dẻo thành vật liên kết kiên cố -114- TT Bảng 4.10 Bảng đặc tính kỹ thuật chất dẻo Tên tiêu Đơn vị Cường độ kháng nén Mpa Mô đun đàn hồi Gpa Cường độ kháng kéo KN Lực dính N/mm Thời gian trộn chất dẻo Giây Thời gian đông kết Giây Đường kính thỏi chất dẻo Mm Chiều dài thỏi chất dẻo Mm Khối lượng 6575 6,58,3 7392 1000 8 25 1200, 600  Thanh neo thép  24mm: Là loại chế tạo sẵn có độ bền tiêu chuẩn: - Đặc tính Tối thiểu Điển hình Cường độ chịu uốn 405MPa 150MPa 460MPa 170MPa Cường độ chịu kéo 485MPa 180MPa 540MPa 200MPa Cường độ chịu cắt tính tốn 120MPa Độ dãn dài dọc trục tiêu chuẩn 12% 130MPa 15% Độ dãn dài dọc trục phân bố 5% Trọng lượng mép dài 2,64Kg/m Đường kính lõi cốt neo 20,7mm Độ thẳng AS 1442-1991 22,5mm Chiều dài neo (có loại) 2400 (1800 1500)mm - Đặc điểm chung + Sản xuất từ thép AVS cán nguội, tạo dạng ren trái chiều cường độ chịu uốn tốt Tạo dạng ren có tỷ số mơ men/lực kéo tốt + Đầu ren dài 130mm, loại M24x3,0mm có cường độ tương đương với đoạn khơng ren + Thanh AVS có cường độ tương đương với cốt neo loại AS + Thanh cốt neo AVS - 24mm thiết kế để sử dụng cho neo chất dẻo  Ê cu đầu neo loại OZ Có khả đạt lực kéo đạt trước lớn 30% so với loại chịu mô men tương tự -115- Mô men phá vỡ phù hợp Khơng có lực kéo dư phận chịu mơ men Ít biến dạng sử dụng máy khoan neo cầm tay Không bị kẹt đầu ren neo Bảo vệ chống rỉ mạ kẽm  Tấm đệm dạng cánh bướm Tấm đệm dạng cánh bướm tạo rãnh chữ V theo hai chiều để tăng thêm khả chịu lực thích nghi với bề mặt lộ lị Tất đệm bướm tạo rãnh dùng để treo vật nhẹ Chống rỉ mạ kẽm vật liệu mạ kẽm trước  Vòng đệm chống ma sát Kiểm sốt tốt an tồn Chi phí phụ Khơng bị ảnh hưởng bụi bẩn Không bị dầu mỡ Không bị ảnh hưởng tình trạng tuổi thọ Cấu tạo neo chất dẻo cốt thép giới thiệu hình 3.10 + Phạm vi sử dụng neo CDCT Các nhà kỹ thuật Nhật Bản sử dụng neo chất dẻo cốt thép để chống lị phân biệt chất lượng đá để chống neo dựa vào kết đánh giá chất lượng khối đá bao quanh lị kết đo dịch động phân loại phạm vi sử dụng neo CDCT theo ba cấp Nóc cấp I: Phương pháp chống lị chủ động Gia cường neo mật độ thấp Nóc cấp II: Phương pháp chống lò chủ động Gia cường neo mật độ cao Nóc cấp III: Phương pháp chống lò thứ sinh Neo chống phối hợp với kết cấu chống khác Hiện đường lò dọc vỉa than chống giữ neo chất dẻo cốt thép chuyên gia Nhật Bản thường dùng phương pháp chống lị thứ sinh Ngồi -116- kết cấu chống phối hợp có sử dụng neo cáp để gia cường phải chống bổ sung lần 4.4.2.3 Hạ thấp mực nước đất kết hợp với cắt tầng hợp lý Kết hợp hạ thấp góc dốc với hạ thấp mực nước đất lòng bờ trụ Nam giải pháp cắt tầng vào trụ khoan giảm áp sử dụng hệ thống lỗ khoan tự chảy thẳng đứng nằm ngang bố trí thành hàng theo đường phương tầng Tại bờ trụ Nam vỉa tiến hành cắt tầng vào trụ mức tầng: +250m, +200m, +150m với thông số: + Chiều cao tầng : Ht = 50m; + Chiều rộng mặt tầng : Bt = 30m; + Góc dốc sườn tầng góc dốc mặt lớp: t = = 15  17 o Trên mặt tầng +250m, +200m, +150m, +100m bố trí hàng lỗ khoan giảm áp tự chảy thẳng đứng nằm ngang với thông số: + Khi khoan thẳng đứng, chiều sâu lỗ khoan là: 70m; + Khi khoan nằm ngang, chiều sâu lỗ khoan : 100m; + Đường kính lỗ khoan : D = 110mm; + Khoảng cách lỗ khoan : R= 100m Để đảm bảo an toàn cho trình khai thác xuống sâu mức +190m khu vực Trung Tâm (từ T.IV  T.III) năm tới cần đưa bờ trụ Nam khu vực vào biên giới kết thúc theo thiết kế triển khai khoan hàng lỗ khoan giảm áp với 10 lỗ khoan mặt tầng +200m Trong trình khai thác xuống sâu cắt tầng bờ trụ Nam cần đảm bảo yêu cầu sau: - Không cắt chân lớp đá bờ trụ Nam; - Sử dụng công nghệ phá vỡ đất đá học, nổ mìn nhỏ; - Đảm bảo góc dốc sườn tầng góc dốc mặt lớp; - Hạn chế đến mức thấp phá vỡ cấu trúc bề mặt sườn tầng kết thúc; - Có biện pháp bảo vệ thu gom nước thoát từ lỗ khoan lỗ khoan ngừng hoạt động, không để nước từ lỗ khoan tự ngồi gây thấm ướt đất đá phong hóa xung quanh lỗ khoan tạo điều kiện để trượt mặt phát triển -117- Chương ĐỀ XUẤT CÁC BIỆN PHÁP CHỐNG TRƯỢT BỜ TRỤ NAM VỈA MỎ THAN NA DƯƠNG 5.1 Phân tích đánh giá khả áp dụng giải pháp Căn vào hồ sơ thiết kế khai thác phân tích nguyên nhân trượt bờ trụ Nam vỉa cho thấy bờ trụ Nam vỉa bị trượt mạnh Bờ trụ không đảm bảo ổn định tiến hành khai thác bám trụ liên tục đến kết thúc giai đoạn II mức 6,0m theo thiết kế (chiều cao bờ mỏ 286m  =  = 15200) Tại bờ trụ Nam vỉa xác định tồn đồng thời chế trượt lở: Trượt chảy đất đá phong hoá bề mặt trượt sâu theo mặt lớp, phân lớp Biện pháp chống trượt trơi đất đá phong hóa bề mặt có hai phương án Phương án 1: Gia cường khối đá bề mặt bê tơng phun trình bày mục 4.4.1.1 Khối lượng thực kinh phí phương án thể bảng 5.1 STT Tên công việc Phun bê tông mác 300 Bảng 5.1 Bảng tổng hợp giá trị phương án Khối lượng Đơn giá Thành tiền Đơn giá tính theo (m ) (đ) (đ) đơn giá xây dựng, 7.400 596.732 4.415.816.800 lắp đặt khảo sát số 19/2006/QĐUBND ngày 28/11/2006 UBND tỉnh Lạng Sơn Phương án 2: Che phủ vải địa kỹ thuật kết hợp tường chắn đổ thải trình bày mục 4.4.1.2 Khối lượng thực kinh phí phương án thể bảng 5.2 STT Bảng 5.2 Bảng tổng hợp giá thành phương án Tên công việc Khối lượng Đơn giá (đ) Thành tiền (đ) Đơn giá tính theo đơn giá xây dựng, Vải địa kỹ thuật 864.000 (m2) 10.000 8.640.000.000 lắp đặt khảo sát số 19/2006/QĐ-UBND ngày 28/11/2006 Tường chắn rọ 3900 (cái) 611.000 2.382.900.000 UBND tỉnh Lạng đá Sơn -118- Phân tích tính tốn so sánh phương án xử lý lựa chọn, cho thấy hai phương án đảm bảo kỹ thuật, tức áp dụng bờ mỏ ổn định có khả tạo không gian để xác lập bãi thải Kinh phí để thực phương án khoảng: 4.415.816.800 đồng Phương án khoảng: 11.022.900.000 đồng Như phương án kinh phí lớn gấp hai lần phương án Biện pháp chống trượt sâu theo mặt lớp có ba phương án - Phương án 1: Xi măng hóa sâu trình bày mục 4.4.2.1 - Phương án 2: Gia cường mái dốc neo trình bày mục 4.4.2.2 - Phương án 3: Hạ thấp mực nước đất kết hợp với cắt tầng hợp lý trình bày mục 4.4.2.3 Phân tích tính tốn so sánh phương án xử lý lựa chọn cho thấy có phương án hạ thấp mực nước ngầm cắt tầng hợp lý khả thi phương án xi măng hóa sâu neo mái dốc khơng khả thi khu vực bờ trụ Nam vỉa có cấu trúc địa chất phức tạp gồm nhiều lớp đá bột kết, sét kết, cát kết nằm cắm phía moong khai thác mặt khác tầng đá gốc nằm sâu, lỗ khoan khoan vào bờ trụ Nam vỉa đến độ sâu 100m mà chưa gặp đá gốc 5.2 Đề xuất biện pháp chống trượt bờ trụ Nam vỉa mỏ than Na Dương Từ phân tích đánh giá phương án ta chọn biện pháp chống trượt cho bờ tụ Nam vỉa vừa đảm bảo yêu cầu kỹ thuật kinh tế nhất: Đối với chống trượt trơi đất đá phong hóa bề mặt áp dụng phương án 1: Gia cường khối đá bề mặt bê tông phun, phương án vừa đáp ứng điều kiện kỹ thuật kinh tế giá thành phương án rẻ nửa so với phương án Đối với chống trượt sâu theo mặt lớp áp dụng phương án 3: Hạ thấp mực nước đất kết hợp với cắt tầng hợp lý Với thông số kỹ thuật sau: Mức +250m, +200m, +150m : + Chiều cao tầng : Ht = 50m; + Chiều rộng mặt tầng : Bt = 30m; -119- + Góc dốc sườn tầng góc dốc mặt lớp: t = = 150  170 Trên mức +250m, +200m, +150m, +100m bố trí hàng lỗ khoan giảm áp tự chảy thẳng đứng nằm ngang với thông số: + Khi khoan thẳng đứng, chiều sâu lỗ khoan là: 70m; + Khi khoan nằm ngang, chiều sâu lỗ khoan : 100m; + Đường kính lỗ khoan: D = 110mm; + Khoảng cách lỗ khoan: R= 100m Dự tốn chi phí phương án 3: Hạ thấp mực nước đất kết hợp với cắt tầng hợp lý thể bảng 5.3 STT Bảng 5.3.Bảng tổng hợp giá thành phương án Tên công Khối lượng Đơn giá Thành tiền Ghi việc (m) (đ) (đ) Khoan tạo lỗ 6.000 944.186 5.665.116.000 Đơn giá tính theo đơn giếng giá xây dựng, lắp đặt Kết cấu 6.000 508.678 3.052.068.000 khảo sát số 19/2006/QĐ-UBND giếng ngày 28/11/2006 UBND tỉnh Lạng Sơn Kết kiểm toán ổn định sau áp dụng phương án 3: Hạ thấp mực nước đất kết hợp với cắt tầng hợp lý thể bảng 5.4 bảng 5.5 -120- Vị trí tính ổn định Tuyến T.III Bám trụ đến +150  =  = 820 0, H = 144m (Theo thiết kế) Tuyến T.IIIB Bám trụ đến +130  =  = 14210, H = 160m (Theo thiết kế) Tuyến T.IV Bám trụ đến +150  =  = 821 0, H = 138m (Theo thiết kế) Phương án tính ổn định Bám trụ liên tục Khối tính Bảng 5.4 Kết tính tốn ổn định bờ trụ Nam vỉa theo phương án Ci CiLi Pi Ni Ti i (độ) i (độ) Li (m) (T/m ) (T/m) (T/m) (T/m) (T/m) 1,08 11 00’ 114 123 11680 11566 1625 1,08 11 00’ 16 198 214 17088 16426 4710 1,08 11 00’ 20 180 194 16680 15674 5704 24,38 33022’ 119 2901 6157 6157 1,08 1,08 1,08 24,38 11000’ 11000’ 11000’ 33022’ 14 15 21 220 217 256 172 238 234 276 4193 12361 17318 20452 8087 11994 16728 19093 8087 2990 4482 7329 1,08 1,08 1,08 11000’ 11000’ 11000’ 20 21 337 115 89 364 124 96 29499 14896 9964 27720 14751 9302 10089 2073 3570 24,38 33022’ 177 4315 10581 10581 Bảng 5.5 Tổng hợp kết tính ổn định bờ trụ Nam vỉa theo phương án Hệ số ổn định Dạng bờ Tuyến T.III Tuyến T.IIIB Tuyến T.IV Bờ phẳng:  =  = 821 1,33 1,32 1,39 H = 138160 m Hệ số ổn định n = 1,33 n = 1,32 n = 1,39 Hệ số ổn định trung bình 1,35 -121- KẾT LUẬN Trên sở tổng hợp kết nghiên cứu luận văn trên, rút kết luận sau: Bờ trụ Nam vỉa mỏ than Na Dương có cấu trúc địa chất đặc điểm phong hóa phức tạp Quá trình trượt bờ trụ Nam vỉa xảy theo hai chế: trượt chảy tầng đất đá phong hóa bề mặt trượt sâu theo mặt lớp (trượt phẳng) Nguyên nhân gây ổn định bờ trụ Nam vỉa mỏ than Na Dương Do trình khai thác than làm tăng chiều cao độ dốc mái dốc Mặt khác trình phong hóa xảy mạnh mẽ, q trình phong hóa xảy đồng thời với kết hợp trình vật lý, hóa học, học dẫn đến sau tháng đá sét kết trở thành loại đất đặc biệt ngấm nước nước mưa nước đất xuất lộ trở thành chảy nhão trơi trượt xuống đáy mỏ góc dốc mỏ lớn 120 Nguyên nhân trượt sâu theo mặt lớp định trước hết cấu trúc địa chất bất lợi đất đá cấu tạo bờ trụ nam vỉa cắm vào không gian khai thác, địa tầng tồn mặt yếu tự nhiên theo tiếp xúc lớp, phân lớp, đất đá cấu tạo bờ trụ Nam vỉa có độ bền thấp, đặc biệt bờ trụ Nam vỉa có tồn tầng chứa nước có áp với áp lực trì tạo nên áp lực thủy động tác dụng lên mặt trượt làm giảm độ ổn định chung bờ mỏ Để đảm bảo ổn định cho bờ trụ Nam vỉa trình khai thác xuống sâu theo thiết kế -6m, sử dụng tổng hợp biện pháp sau: Đối với trượt bề mặt: + Áp dụng giải pháp che phủ bề mặt nhằm hạn chế q trình phong hóa đá sét, bột kết đồng thời ngăn chặn xói lở sườn tầng giải pháp trồng cỏ Ventiver + Thoát nước mặt rãnh thoát nước chân tầng, mương thoát nước đỉnh + Che phủ vải địa kỹ thuật kết hợp tường chắn đổ thải Đối với trượt sâu theo mặt lớp: + Kết hợp cắt tầng vào trụ hạ thấp góc dốc bờ với khoan giảm áp hạ thấp mực nước đất bờ trụ Nam vỉa giải pháp cuối năm 2013 -122- tập đồn than khống sản Việt Nam - Vinacomin áp dụng thí điểm với 12 hố khoan tháo khơ mức +200m bờ trụ Nam vỉa mỏ than Na Dương Kiến nghị nghiên cứu tiếp theo: Trong trình khai thác mỏ đến mức -6m theo thiết kế phải tiến hành thêm hố khoan địa chất thủy văn- địa chất công trình có chiều sâu vượt qua chiều sâu thiết kế -6m, lấy mẫu thí nghiệm tiêu thành phần khống hóa đá gốc, thí nghiêm cắt trục tiêu lý đặc biệt đất tầng phong hóa tính tan rã, trương nở, co ngót vv… để đánh giá xác điều kiện địa chất địa chất thủy văn khu mỏ khai thác xuống sâu theo thiết kế, đồng thời kết hợp với giải pháp quan trắc dịch chuyển bề mặt dịch chuyển sâu theo mặt lớp để đánh giá mức độ ảnh hưởng việc khai thác xuống sâu tới ổn định bờ mỏ móng nhà máy nhiệt điện Na Dương để từ có biện pháp xử lý thiết kế hợp lý trình khai thác xuống mức -6m Và tháng cuối năm 2013 bờ trụ Nam vỉa mỏ than Na Dương chuẩn bị triển khai 12 lỗ khoan địa chất cơng trình – địa chất thủy văn 52 lỗ khoan quan trắc nông bề mặt vỏ phong hóa, 10 hố khoan quan trắc sâu nguồn tài liệu quan trọng để nghiên cứu ổn định bờ trụ Nam vỉa giai đoạn nghiên cứu -123- TÀI LIỆU THAM KHẢO 1- Nguyễn Tuấn Anh (2008) luận văn thạc sĩ “Nghiên cứu tượng trượt bờ trụ mỏ than Na Dương đề xuất biện pháp xử lý nhằm ổn định bờ mỏ trình khai thác”, Hà Nội 2- Trịnh Căn Cương, Nguyễn Công Mẫn, Nguyễn Uyên (1998), Kỹ thuật móng, Nhà xuất Giáo dục 3- Phan Trường Phiệt (2001), áp lực đất tường chắn đất, Nhà xuất Xây dựng 4- Nguyễn Thế Hùng (1998), Cơng nghệ thi cơng cơng trình ngầm phương pháp tường đất, Nhà xuất Giao thông vận tải năm 5- Vũ Công Ngữ, Nguyễn Anh Dũng (1995), Cơ học đất Nhà xuất khoa học kỹ thuật 6- Nguyễn Văn Quảng, Đồ Đình Đức (1999), Nghiên cứu biến dạng đất đào hố sâu, Tạp chí Xây dung tháng năm 1999 7- Trần Đình Quảng (2003) “Chỉ dẫn thiết kế thi công cọc ba rét neo đất” NXB Xây dựng, Hà Nội 8- Vũ Công Ngữ (1998), Thiết kế tính tốn móng nơng, Trường Đại học Xây dựng 9- Nguyễn Trọng Yêm NNK (2006), Đề tài “Nghiên cứu xây dựng đồ phân vùng tai biến môi trường tự nhiên lãnh thổ Việt Nam” Hà Nội 10- Báo cáo địa chất kết thăm dị bổ sung mỏ than Na Dương Lạng Sơn Đồn địa chất 52, Tổng cục Địa chất, Hà nội 1971 11- Báo cáo kết tính chuyển đổi cấp trữ lượng tài nguyên mỏ than Na Dương, Huyện Lộc Bình, Tỉnh Lạng Sơn - Cơng ty cổ phần Tin học, Công nghệ môi trườngTKV, Hà nội tháng 12/2009 12- Báo cáo kết nghiên cứu ổn định bờ mỏ khu Đông Trung Tâm mỏ than Na Dương khai thác đến +200 - Lê Xuân Thu, Nghiêm Hữu Hạnh, Viện Khoa học Công nghệ mỏ, Hà nội 1994 13- Báo cáo tổng kết đề tài Nghiên cứu biến dạng bờ mỏ biện pháp đảm bảo -124- ổn định bờ mỏ lộ thiên mỏ: Đèo Nai, Cọc Sáu, Hà Tu, Na Dương, Núi Béo Cao Sơn - Pústôvôitôva.T.K, Kiều Kim Trúc, Lê Xuân Thu, Viện KHCN Mỏ, Viện BNIMI Cộng hòa liên bang Nga, Hà nội 2003 14- Báo cáo Nghiên cứu ổn định bờ mỏ Việt Nam 1985 VNIMI lập (tiếng Nga) 15- Báo cáo tổng kết khoan thăm dò địa chất thủy văn, địa chất cơng trình bờ trụ Nam vỉa mỏ than Na Dương năm 2011 (Viện Khoa học Công nghệ mỏ) 16- Báo cáo tổng kết Đề tài “Nghiên cứu nguyên nhân trượt lở lập giải pháp xử lý đảm bảo ổn định cho bờ trụ nNam công trường khai thác lộ thiên Bàng Nâu-Công ty Đông Bắc” (Viện Khoa học Công nghệ mỏ) Hà Nội 2005 17- Những vấn đề Địa chất cơng trình, nhà xuất Viện khoa học kỹ thuật xây dựng, Hà Nội 1976 18- Viện nghiên cứu khoa học công nghệ mỏ “Tài liệu thiết kế bờ trụ mỏ than Na Dương” Hà Nội 1995 19- Viện nghiên cứu khoa học công nghệ mỏ “Nghiên cứu nâng cao hiệu khai thác sử dụng hợp lý than Na Dương” Hà Nội 2003 20- Viện nghiên cứu khao học công nghệ mỏ “ Thiết kế sở mỏ than Na Dương” Hà Nội 2012 21- Bản đồ địa chất khu vực tỉnh Lạng Sơn, tỷ lệ 1/200.000 22- Quy trình khảo sát ĐCCT thiết kế biện pháp ổn định đường vùng có hoạt động trượt, sụt lở (22TCN 171-87) 23- Neo đất -BS 8081 : 1989, Người dịch : TS Nguyễn Hữu Đẩu, Nhà xuất Xây dựng 24- V.Đ Lomtađze “Địa chất cơng trình- Địa chất động lực cơng trình” Nhà xuất đại học trung học chuyên nghiệp”, Hà Nội - 1982 25- R Whitlow (1997), Cơ học đất, Người dịch : Nguyễn Uyên Trịnh Văn Cương, Nhà xuất giáo dục 26- Bjerrum Geotechnique L and Eide.O (1956), Stadbility of strutted exvacations in clay, -125- 27- B.SIMPSON (1992), Retaining structures: Displacement and Design, Geotechnique42, No.4,541576 28- Clough G.W (1975), Deep excavation and retaining structures Proc Symp Analysis and Design of Founds, Bethlehem, PA 29- C-Y, OU, J-T LIAO and W-L Cheng (2000), Building response and ground movements induced by a deep excavation, National Taiwan University of science and Tech2- Maruoka M (1992), Et el.Ground movements caused by displacement of earth retaining walls.Proc.Conf.Retaning structures, Cambridge Institution of Civil Engineers, London nology, Taipei 30- Thomas H.Hanna (1982), Foundations in Tension, McGraw- Hill Book Company 31- Thomas Telford (1993), The design and construction of sheet piled cofferdams 32- Thomas Telford (1996), Deep excavations, London E144JD 33- US Department of Transportation, Federal Highway Administration (June 1999), Geotechnical engineering circular No4 “Ground anchors and and anchored systems” 34- Orouke T.D (1981), Ground movements caused by braced exvacation.ASCEJ Geotech Eng 35- Peck R.B (1969), Deep excavations and tunneling in soft ground 36- James R.G (1972), The prediction of stresses and deformation in a sand mass adjacent to a retaining wall S.M.F.E, Madrid ... than Na Dương - Phạm vi nghiên cứu Bờ trụ Nam vỉa mỏ than Na Dương đến độ sâu -6m (theo thiết kế giai đoạn II) Mục đích đề tài - Đánh giá khả ổn bờ mỏ trụ Nam - Đề xuất giải phải để đảm bảo ổn định. .. Na Dương để đảm bảo sản xuất an toàn cho nhà máy Nhiệt điện Na Dương việc làm cấp thiết Đề tài: ? ?Đánh giá khả ổn định bờ trụ Nam vỉa mỏ than Na Dương theo dự án thiết kế sở giai đoạn II đề xuất. .. trượt lở bờ trụ mỏ than Na Dương? ??…………… 65 Chương 4: Nghiên cứu, đánh giá ổn định bờ trụ Nam vỉa mỏ than Na Dương tính tốn lựa chọn giải pháp đảm bảo ổn định cho bờ trụ đến mức -6m? ??……………… 67 4. 1 Đặc