Nghiên cứu giải pháp thi công các đường lò bằng trong khu vực đất đá có phay đá, đứt gãy địa chất tại quảng ninh

Bộ Giáo dục đào tạo Trờng đại học Mỏ - địa chất Đỗ Quang Tuấn Nghiên cứu giảI pháp thi công đờng lò khu vực đất đá có phay phá, đứt g y địa chất quảng ninh Luận văn thạc sỹ kỹ thuật hà nội - 2010 Bộ Giáo dục đào tạo Trờng đại học Mỏ - địa chất Đỗ Quang Tuấn Nghiên cứu giảI pháp thi công đờng lò khu vực đất đá có phay phá, đứt g y địa chất quảng ninh Chuyên ngành: Xây dựng công trình ngầm, mỏ công trình đặc biệt Mà số: 60.58.50 Luận văn thạc sỹ kỹ thuật Ngời hớng dẫn khoa häc GS.TS Vâ Träng Hïng Hµ néi - 2010 -1- Lời cam đoan Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu riêng Các số liệu, kết nêu luận án trung thực cha đợc công bố công trình khác Hà Nội, ngày tháng năm 2010 Đỗ Quang Tn -2- Mơc lơc Néi dung Trang Trang phơ b×a Lêi cam ®oan -1Môc lôc -2Danh mục hình vẽ -6Danh mơc c¸c b¶ng biĨu .-8Mở đầu Chơng Tổng quan công tác thi công đào chống đờng lò khu vực đất đá có phay phá, đứt g y địa chất giới Quảng ninh . 1.1 Tổng quan công tác thi công đào chống đờng lò khu vực đất đá có phay phá, đứt g y, địa chất giới .5 1.1.1 Phay phá, đứt g y 1.1.2 Đất đá chứa nớc không ổn định 1.1.3 Đất đá chứa khí, túi khí 1.1.4 Đất đá mềm yếu, sập đổ 1.2 Tỉng quan c«ng tác thi công đào chống đờng lò khu vực đất đá có phay phá, đứt g y địa chất Quảng Ninh 1.2.1 Đặc điểm phá hủy kiến tạo đới đứt g y chứa nớc .9 1.2.2 Đặc trng đới phá hủy đứt g y đờng hầm Tây Khe Sim 10 1.2.3 Đặc trng đới phá hủy đứt g y FA mỏ Mạo Khê 11 1.2.4 Đặc trng đới phá hủy đứt g y F1 lò xuyên vỉa vận tải mức +131 khu Đông Vàng Danh - Công ty TNHH MTV than Đồng Vông 13 1.2.5 Đặc trng vùng đất đá mềm yếu, nớc chảy nhiều lò xuyên vỉa vận tải mức +235 khu II - Xí nghiệp than Hoành Bồ - Công ty TNHH MTV than U«ng BÝ - TKV 14 -3- 1.3 Một số giải pháp xử lý, gia cố khối đá bao quanh đờng lò trªn thÕ giíi 15 1.3.1 BiÖn pháp khoan phun gia cố trớc đào 16 1.3.2 Phơng pháp thoát nớc gia cè vïng phay ph¸ cã chøa n−íc 17 1.3.3 Phơng pháp đóng băng nhân tạo (phơng pháp nhiệt học) 18 1.3.4 Phơng pháp tạo ô vßm tiÕn tr−íc .19 1.3.5 Phơng pháp gia cố gơng đào vữa xi măng 20 1.4 Một số giải pháp xử lý, gia cố khối đá bao quanh đờng lò Quảng Ninh22 1.4.1 Phơng pháp xử lý đứt g y FA mỏ Mạo Khê 23 1.4.2 Phơng pháp xử lý đoạn lò xuyên vỉa mức -35 qua phay FC khu Lé TrÝ C«ng ty than Thèng NhÊt - TKV……………………………………………… 24 1.4.3 Giải pháp chèn nhói sắt kết hợp chống sắt CBII-27 bớc chống 0,35m/vì xử lý vùng đất đá mềm yếu, nớc chảy nhiều lò xuyên vỉa vËn t¶i møc +235 khu II - XÝ nghiƯp than Hoành Bồ.25 1.5 Nhận xét đánh giá 26 Ch−¬ng Những yếu tố ảnh hởng đến giải pháp thi công đờng lò qua phay phá, đứt g y Quảng ninh.28 2.1 Các điều kiện địa chất khu vực đất đá vùng Quảng Ninh .28 2.1.1 Địa tầng .28 2.1.2 KiÕn t¹o .33 2.1.3 Các điều kiện địa chất công trình, địa chất thủy văn 34 2.1.4 Tính chất lý đá 35 2.2 Các điều kiện kỹ thuật thi công đờng lò .49 2.2.1 Hình dạng kích thớc tiết diện ngang đờng lò 49 2.2.2 yếu tố ngời trình độ thi công 52 2.3 S¬ đồ công nghệ thi công đờng lò .53 -4- 2.3.1 Công tác đào phá gơng 54 2.3.2 Công tác xúc bốc .55 2.3.3 C«ng tác vận tải 55 2.3.4 Công tác chống lò 55 2.3.5 Tổ chức lao động, nhân lực 56 2.4 NhËn xét đánh giá 56 Chơng Các giải pháp kỹ thuật thi công đờng lò khu vực phay phá, đứt g y Quảng ninh 58 3.1 Giải pháp thoát nớc gia cố vùng phay phá có chứa nớc 58 3.1.1 Điều kiƯn sư dơng 58 3.1.2 Xác định lu lợng nớc ngầm tốc độ dòng chảy 59 3.2 Giải pháp đóng băng nhân tạo 61 3.2.1 B¶n chÊt phơng pháp 61 3.2.2 Công nghệ đóng băng nhân tạo 63 3.2.3 §iỊu kiƯn sư dơng .66 3.3 Giải pháp tạo ô vßm tiÕn tr−íc (gia cè nãc, chÌn nhãi) .67 3.3.1 §iỊu kiƯn sư dơng .67 3.3.2 C¸ch ®ãng cäc 68 3.4 Giải pháp gia cố gơng đào bơm ép vữa69 3.4.1 Bản chất phơng pháp69 3.4.2 Điều kiện sử dụng loại dung dịch để bơm ép gia cờng69 3.4.3 Các phơng pháp bơm ép gia cờng 70 3.5 Nhận xét đánh giá 85 Chơng Đề xuất giải pháp kỹ thuật thi công đờng lò dọc vỉa vận tải mức -50 khu vực phay phá công ty cổ phần than vµng danh - TKV 86 -5- 4.1 Đặc điểm tình hình địa chất phay phá F40 đờng lò dọc vỉa vận tải møc -50 nèi khu I víi khu II giÕng C¸nh Gà Công ty cổ phần than Vàng Danh 86 4.1.1 Đặc điểm địa lý tự nhiên, kinh tế, nhân văn 86 4.1.2 Địa tầng .88 4.1.3 KiÕn t¹o .89 4.1.4 Đặc điểm địa chất thuỷ văn .91 4.1.5 Đặc điểm địa chất công trình 93 4.2 Hiện trạng công nghệ thi công qua phay F40 Công ty cổ phần than Vàng Danh 95 4.3 Đề xuất giải pháp kỹ thuật - Công nghệ xử lý qua phay F40 .97 4.3.1 Giải pháp khoan tháo khô gia cố vùng phay phá có chứa nớc 98 4.3.2 Giải pháp đóng băng nhân tạo 99 4.3.3 Giải pháp gia cố gơng đào bơm ép vữa xi măng.100 4.4 Biện pháp tổ chức thi công101 4.4.1 Khoan lỗ khoan thăm dò địa chất để lấy mẫu tháo khô nớc101 4.4.2 Khoan bơm ép vữa xi măng 101 4.4.3 Công tác kiểm tra kết bơm ép vữa xi măng104 4.5 Nhận xét đánh giá 105 Kết luận kiến nghị 106 * KÕt luËn 106 * KiÕn nghÞ 106 Danh mục công trình đa công bố tác giả 107 Tµi liƯu tham kh¶o .108 -6- TT 10 11 12 Danh mơc c¸c hình vẽ Tên hình vẽ Hình 1.1 Công trình ngầm thi công đất đá gặp pha phá, đứt g y Hình 1.2 Một số điều kiện đặc biệt thi công công trình ngầm chứa nớc Hình 1.3 Công trình ngầm thi công đất đá chứa khí túi khí Hình 1.4 Tróc vỡ đất đá từ hầm đất đá trơng nở, nứt nẻ (a) phá vỡ tiết diện đờng hầm (b) (c) đờng hầm Yacambus - Quibor Venezuela đào TBM đá bị nén ép mạnh khai đào Hình 1.5 Hình ảnh khoan lỗ bơm vữa trớc vòi bơm có nút chặn Hình 1.6 Hạ mực nớc ngầm lỗ khoan quanh giếng thi công 1- Phều nớc quanh giếng đào, - Lớp ®Êt chøa n−íc, - Líp ®¸ c¸ch n−íc, - Công trình thi công, - Lỗ khoan hạ mực nớc Hình 1.7 (a) Mô tả việc làm ổn định phía trớc gơng đào TBM; (b) cho thấy buồng làm việc hoàn thành với TBM đất Hình 1.8 Các ống đóng băng nhân tạo bên đờng hầm MBTA - Boston, MA - 2002 (hình a) mặt cắt ngang ống đóng băng đờng hầm mêtro Stuttgart, Đức - 1974 (hình b) Hình 1.9 Biện pháp dùng kết cấu chống trớc tạo ô vòm chống giữ gơng thi công có hiệu qủa (a), chia nhỏ phun mặt lộ gơng đào (b) Hình 1.10 Hình ảnh phay phá (a) tờng trái; (b) tờng phải Hình 1.11 Minh hoạ việc ngừng hoạt động máy TBM đào qua vùng phay phá Hình 1.12 Hình ảnh bơm ép vữa nhiều lớp (Barton, 2006 trÝch Trang 8 17 18 18 19 19 21 21 22 -7- 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 theo Elkem) Hình 1.13 Sơ đồ bố trí lỗ khoan xác định cấu tạo phay Hình 1.14 Sơ đồ bố trí lỗ khoan tháo nớc lò xuyên vỉa -35 Hình 1.15 Hiện trạng đoạn lò xuyên vỉa +235 Hình 1.16 Giải pháp xử lý đoạn lò xuyên vỉa +235 Hình 2.1 Biểu đồ tỷ lệ loại đờng lò theo diện tích tiết diện đào Hình 2.2 Sơ đồ quan hệ khoảng cách lu không hữu hiệu thời gian ổn định không chống cho đờng lò theo GS Lauffer Hình 3.1 Thay ®ỉi ®é bỊn cđa ®Êt ®¸ theo nhiƯt ®é, Cát đợc đóng băng, Đất bùn đợc đóng băng, Sét đợc đóng băng, Nớc đợc đóng băng Hình 3.2 Biểu đồ thay đổi độ bền cát đóng băng với hàm lợng nớc khác Hình 3.3 Sơ đồ làm lạnh từ vị trí khác đào lò bằnb Hình 3.4 Sự phụ thuộc tốc độ nớc, khoảng cách lỗ khoan Hình 3.5 Mô hình kết cấu thép gia cố gơng công trình Hình 3.6 Giới hạn sử dụng xi măng hóa cát, sỏi, sét Hình 3.7 Gia cờng cát điện thấm+Silicát hóa Hình 3.8 Sơ đồ bơm ép vữa xi măng Hình 3.9 Tap-pôn dùng cho bơm ép vữa xi măng Hình 3.10 Sơ đồ bơm ép vữa lần Hình 4.1 Sơ đồ trạng xử lý đoạn lò qua phay F.40 Công ty cổ phần than Vàng Danh Hình 4.2 Sơ đồ công nghệ xử lý phay F40 bơm ép vữa Hình 4.3 Sơ đô khoan lỗ khoan thăm dò địa chất để lấy mẫu tháo khô nớc Hình 4.4 Sơ đồ đề xuất xử lý đoạn lò qua phay F.40 đoạn lò doc vỉa vận tải mức -50 - Công ty cổ phần than Vµng Danh 23 24-25 26 26 51 51 62 63 65 66 67 70 71 75 76 77 97 101 103 104 -8- TT 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Danh mục bảng biểu Tên bảng Bảng Thống kê sản lợng than nguyên khai mét lò từ 2010-2025 Bảng 1.1 Hàm lợng chất bùn Bảng 1.2 Hàm lợng cỡ hạt có bùn Bảng 2.1 Đặc điểm cấu tạo phân lớp loại đá khu vực Uông Bí Bảng 2.2 Đặc điểm cấu tạo phân lớp loại đá khu vực Hòn Gai Bảng 2.3 Đặc điểm cấu tạo phân lớp loại đá khu vực Cẩm Phả Bảng 2.4 Đặc điểm phân lớp loại đá khu vực Mông Dơng - Khe Chàm Bảng 2.5 Độ bền nén trung bình loại đá vùng Quảng Ninh Bảng 2.6 Tính chất lý đá khu vực Uông Bí - Hòn Gai Bảng 2.7 Tính chất lý đá khu vực Cẩm Phả Bảng 2.8 Tính chất lý đá khu vực Mông Dơng-Khe Chàm Bảng 3.1 Tính chất cát, sỏi thành phần hạt bán kính phễu nớc Bảng 3.2 Hệ số lọc lớp đá K Bảng 3.3 Độ dày tờng chắn phản áp áp lực bơm vữa Bảng 3.4 ứng suất nén, cắt cho phép số loại đá Bảng 4.1 Lu lợng nớc chảy vào phân khu Cánh Gà Bảng 4.2 Chỉ tiêu lý lớp sạn kết Bảng 4.3 Chỉ tiêu lý lớp cát kết Bảng 4.4 Chỉ tiêu lý lớp bột kết Bảng 4.5 Chỉ tiêu lý lớp sét kết sét than Bảng 4.6 Bảng tra tỷ lệ xi măng nớc Trang 12 12 30 31 32 33 35 44 47 48 59 61 81 82 93 94 94 95 95 103 95 B¶ng 4.4 Chỉ tiêu lý lớp bột kết Cờng Cờng Khối Khối Lực Góc độ độ lợng lợng dính nội ma Giá trị kháng kháng thể tích riêng kết sát nÐn kÐo 3 (g/cm ) (g/cm ) (Kg/cm ) (®é) (Kg/cm2) (Kg/cm2) Lín nhÊt 2456.77 221.37 3.28 3.37 520.00 340 45 Nhá nhÊt 81.51 27.43 2.15 2.22 39.05 170 45 Trung b×nh 575.53 88.67 2.66 2.73 173.38 27 000 - Sét kết sét than: màu xám đen chiếm tỷ lệ khoảng 11.0% địa tầng, cấu tạo phân lớp mỏng chủ yếu, số RQD biến ®ỉi tõ 0% ®Õn 25%, chiỊu dµy líp biÕn ®ỉi 0,3ữ2 m, cục có nơi lên đến m C¸c líp sÐt kÕt th−êng n»m s¸t v¸ch trơ c¸c vỉa than, thuộc loại đá nửa cứng đến cứng Lớp sét kết sét than có tiêu lý đợc thể bảng 4.5 sau đây: Bảng 4.5 Chỉ tiêu lý lớp sét kết sét than Cờng Cờng Khối Khối Lực Góc độ độ lợng lợng dính nội ma Giá trị kháng kháng thể tích riêng kết s¸t nÐn kÐo 3 (g/cm ) (g/cm ) (Kg/cm ) (®é) (Kg/cm2) (Kg/cm2) Lín nhÊt 691.06 74.26 3.21 3.28 259.00 340 45 Nhá nhÊt 22.50 29.59 1.75 1.87 29.00 120 00 Trung b×nh 282.98 49.15 2.62 2.70 109.36 260 17 4.2 Hiện trạng công nghệ thi công qua phay F40 Công ty cổ phần than Vàng Danh Lò dọc vỉa vận tải mức -50 nằm hệ thống đờng lò khai thông mở vỉa khai thác than mức -50 khu giếng Cánh Gà Công ty cổ phần than Vàng Danh Hệ thống đờng lò Công ty T vấn Đầu t Mỏ Công nghiệp thiết kế với tiết diện đào lò 24,4 m2, chèng lß b»ng thÐp lßng mo СВП-27, chÌn lß 96 chèn bê tông cốt thép, bớc chống 0,7 (0,5 0,35) m/vì, lò bố trí tuyến vận tải xe goòng đờng sắt cỡ đờng 900 mm Theo tài liệu đo đạc thực tế, chiều dài ¶nh h−ëng theo trơc lß cđa phay F.40 lß däc vỉa vận tải mức -50 10,3 m tính từ K 85ữK 95,3 Tại đoạn lò dọc vỉa nớc chảy từ thành phải với lu lợng nớc QTB=4 m3/h, lợng bùn than gơng lò cao 2,5 m, đất đá xung quanh gơng lò bị bở rời ảnh hởng nớc áp lực lớn phía nén ép Công ty cổ phần than Vàng Danh tiến hành xử lý biện pháp nh sau: - Bớc 1: củng cố siết lại gông đầu cột, lên dầm ray P24 bắt gông toàn đoạn lò K 85ữK 95,3, xếp 02 cũi lợn gỗ phía đoạn lò từ K 90ữK 95,3 sau đóng cọc gỗ đờng kính 14 cm với chiều dài 2,5 m phần bên phải lò để chắn đất đá dựng cột chống sắt sát gơng lò - Bớc 2: treo ray P24, chiều dài 5,8 m chống số đồng thời đóng cọc ray chiều dài 2,8 m để làm cợc đóng nhói chống bùn than chảy vào lò Tiếp theo đóng nhói để giữ phần than tụt bên hông lò xúc bốc bùn than tiến hành lên xà chống, hoàn thiện chống Sơ đồ trạng xử lý đoạn lò qua phay F.40 Công ty cổ phần than Vàng Danh đợc thể hình 4.1 sau đây: 97 Hình 4.1 Sơ đồ trạng xử lý đoạn lò qua phay F.40 Công ty cổ phần than Vàng Danh 4.3 Đề xuất giải pháp kỹ thuật - Công nghệ xử lý qua phay F40 Căn vào điều kiện địa chất thủy văn, địa chất công trình, tính chất lý đá trạng công nghệ thi công qua phay F40 Công ty cổ phần than Vàng Danh cho thấy: hầu hết đờng lò khu giếng Cánh Gà có điều kiện địa chất phức tạp, xuất đới đứt g y, phay phá, địa chất yếu Tuy nhiên việc khai đào đờng lò qua phay phá gặp nhiều khó khăn với giải pháp kỹ thuật xử lý lạc hậu, tốc độ đào lò chậm, mức độ an toàn không cao, suất lao động thấp, kinh phí cho mét lò đào chống tăng lên so với bình thờng khoảng 1ữ2 lần Mặt khác, với phạm vi nghiên cứu luận văn chúng 98 đề xuất số giải pháp kỹ thuật gia cờng khối đá khu vực phay phá thuộc Công ty cổ phần than Vàng Danh nh sau: - Giải pháp khoan tháo khô gia cè vïng phay ph¸ cã chøa n−íc; - Giải pháp đóng băng nhân tạo; - Giải pháp gia cố gơng đào bơm ép vữa xi măng 4.3.1 Giải pháp khoan tháo khô gia cố vùng phay phá có chứa nớc Với giải pháp công nghệ xử lý qua phay F40 đợc thực nh sau: tiến hành khoan lỗ khoan tháo nớc dọc theo trục đờng lò với chiều dài lớn 10 m tùy thuộc vào trờng hợp địa chất cụ thể, đờng kính lỗ khoan lớn 76 mm Sau khoan xong tiến hành đặt trạm bơm, hệ thống đờng ống để thoát nớc khỏi khu vực gơng lò, gia cờng gơng dầm ray, chống chống sắt với khoảng cách ngắn lại trung bình 0,35m/vì * u ủim: - Sử dụng trang thiết bị, vật t nhân lực có địa phơng; - Công nghệ thi công đơn giản; - Vận chuyển thiết bị dễ dàng; * Nhc ủim: - Mức độ an toàn thấp; - Thời gian thi công chậm phải khoan lỗ khoan với chiều dài lớn phụ thuộc vào lu lợng nhiều hay Ýt; - Chi phÝ kinh tÕ cao 99 4.3.2 Giải pháp đóng băng nhân tạo Giải pháp công nghệ xử lý qua phay F40 đợc thực nh sau: - Khoan lỗ khoan thăm dò địa chất thuỷ văn, địa chất công trình chiều dài khoảng 10-20m, đờng kính lỗ khoan 105 mm để lấy mẫu; - Khoan lỗ đờng kính lớn 100 mm bố trí đờng ống đóng băng; - Xây dựng lắp đặt hệ thống đóng băng (buồng làm lạnh, ống đóng băng, đầu ống đóng băng, đờng dẫn chất lỏng vào đóng băng, đờng dẫn chất lỏng đóng băng ra, vòng đóng băng, kênh chất kiềm); - Kiểm tra toàn hệ thống phục vụ công tác đóng băng chạy không tải thi công đóng băng; - Sau đóng băng xong khối đất đá xung quanh lò tiến hành trình khai đào bình thờng * u ủim: - Mức độ an toàn cao; - Tốc độ đào lò đáp ứng đợc yêu cầu * Nhc ủim: - Thời gian lắp đặt toàn hệ thống đóng băng lâu; - Đòi hỏi trình độ đội thợ cao; - Công nghệ thi công phức tạp; - Các trang thiết bị vật t phải nhập từ nớc công tác vận chuyển nhiều thời gian; - Chi phÝ kinh tÕ rÊt cao 100 4.3.3 Giải pháp gia cố gơng đào bơm ép vữa xi măng Giải pháp công nghệ xử lý qua phay F40 đợc thực nh sau: - Khoan lỗ khoan thăm dò địa chất thuỷ văn, địa chất công trình chiều dài khoảng 10-20m, đờng kính lỗ khoan 105 mm để lấy mẫu thoát nớc; - Khoan lỗ đờng kính 76 mm, chiều dài từ 5ữ7 m xung quanh biên lò; - Xây dựng lắp đặt hệ thống bơm ép (tờng phản áp, máy khuấy, trộn, máy bơm ép tam pôn); - Chuẩn bị xi măng, nớc phụ gia (nếu có); - Kiểm tra toàn hệ thống chạy không tải thi công bơm ép; - Sau bơm ép xong khối đất đá xung quanh lò tiến hành trình khai đào bình thờng * u ủim: - Mức độ an toàn cao; - Tận dụng đợc vật t nớc; - Thi công không phức tạp; - Thời gian lắp đặt toàn hệ thống bơm ép tơng ®èi dƠ dµng; * Nhược điểm: - Tèc ®é ®µo lò cha đáp ứng đợc yêu cầu - Các trang thiết bị phải nhập từ nớc công t¸c vËn chun mÊt nhiỊu thêi gian; - Chi phÝ kinh tế cao Từ điều kiện địa chất, trạng đờng lò dọc vỉa vận tải mức-50 khu Cánh Gà, phân tích u nhợc điểm giải pháp đề xuất tác giả luận văn 101 lựa chọn đề xuất giải pháp xử lý phay F40 sử dụng phơng pháp bơm ép vữa xi măng Sơ đồ công nghệ xử lý phay F40 bơm ép vữa đợc thể hình 4.2 sau: Xi măng + Phụ gia Máy trộn Nớc Máy khuấy vữa Máy bơm vữa Van miêng lỗ Kim Địa tầng tiếp nhận vữa Nút chặn vữa Hình 4.2 Sơ đồ công nghệ xử lý phay F40 bơm ép vữa 4.4 Biện pháp tổ chức thi công 4.4.1 Khoan lỗ khoan thăm dò địa chất để lấy mẫu tháo khô nớc Để kiểm tra tình trạng ổn định khu vực đất đá lò qua, tiến hành khoan thăm dò lấy mẫu để xác định chất lợng khối đá sau bơm ép gia cố khối đá Các mẫu đợc lấy ra, đợc đánh giá chất lợng khối đá theo tiêu RQD, RQD > 40% coi đạt yêu cầu, tiến hành đào chống bình thờng Trờng hợp chất lợng khối đá khu vực lò qua không đạt yêu cầu chứa nớc cần tiến hành khoan lỗ khoan tháo khô đoạn lò phải bơm ép vữa xi măng để gia cố sau đào chống tiến gơng 4.4.2 Khoan bơm ép vữa xi măng a Khoan tạo lỗ để bơm ép vữa xi măng Công tác khoan tạo lỗ đợc thực máy khoan PPN-2 Nhật để tạo lỗ khoan có đờng kính 76 mm, chiều dài m 102 b Thổi rửa lỗ khoan Sau khoan xong tiến hành thổi rửa lỗ khoan nớc, đảm bảo lỗ khoan kẽ nứt, lỗ rỗng đá mùn khoan tạo điều kiện cho vữa xi măng xâm nhập đợc vào kẽ nứt vào lỗ rỗng đá Việc bơm đợc tiến hành nớc trào lên miệng lỗ khoan nớc lẫn mạt đá c ép nớc thí nghiệm trớc phun Sau thổi rửa lỗ khoan tiến hành lắp đặt tam pôn ép nớc thí nghiệm để kiểm tra độ chặt tam pôn xác định lợng hấp thụ nớc đơn vị làm sở cho việc điều chình nồng độ vữa cần bơm ép d Bơm ép vữa xi măng Công tác bơm ép đợc thực sau hoàn thiện công tác khoan, lắp đặt ống lồng lắp đặt tam pôn Trớc bơm ép cần tiến hành công tác ép nớc để kiểm tra độ hấp thụ đất đá đợc bơm ép để điều chỉnh nồng độ vữa xi măng thực tế, áp lực bơm hợp lý Việc bơm ép vữa xi măng đợc thực phơng pháp phun tuần hoàn theo đới từ dới lên vùng phay phá Vật liệu dùng để sản xuất vữa xi măng PC 30, loại vữa khác tơng đơng Để xác định độ nứt nẻ, hấp thụ nớc vùng đất đá gia cờng ta tiến hành bơm ép nớc vào lỗ khoan nhằm tính lợng hấp thụ nớc đơn vị q lựa chọn tỷ lệ nớc với xi măng (N/X) cho phù hợp Tỷ lệ nớc với xi măng theo trọng lợng đợc lấy theo bảng 4.6 sau: 103 Bảng 4.6 Bảng tra tỷ lệ xi măng nớc L−ỵng mÊt HƯ sè T Cho 300 lÝt Cho 200 lít nớc đơn vị (N/X) vữa vữa q=l/p.m.m q4 0.6 194/324 130/216 65/108 32/54 Các lỗ khoan sau bơm ép vữa xi măng đợc lấp lại vữa xi măng Trớc lấp lỗ khoan dùng khí nén thổi nớc lỗ khoan, sau trộn vữa dùng ống chuyên dụng bơm đầy vữa vào hỗ khoan, đảm bảo độ chặt cần thiết Hình 4.3 Sơ đô khoan lỗ khoan thăm dò địa chất để lấy mẫu tháo khô nớc 104 I II Mặt cắt i - i F.1 Vùng gần phay phá địa chất Vùng phay phá địa chất 54 54 Lỗ khoan gia cờng L = 7000 Lỗ khoan gia cờng L = 5000 1000 1000 54° 30° 30° DÇm gia P.24 gia c−êng L = 4600 54° 10-:-15m 7000 èng giãf600 F.1 Vùng gần phay phá địa chất 115 Vùng phay phá địa chất 10-:-15m Lỗ khoan gia cờng f 76 Mặt cắt iI - iI F.1 F.1 10-:-15m trắc dọc vị trí lỗ khoan gia cờng 900 900 14 700 II H® 17° 10-:-15m H® 18° 900 ° ° 35° 36 17° 17 ° 9° B® -: - 15 m 10 -:- 5m V ùng đà bơm ép vữa xi m ăng G P K 95,3 P K 85 H® 1000 18° 1000 2890 2680 250 18° IV 35° 15 00 900 15 00 III ° 50 25 Bsd -:- 15 m H− ín g tiÕ n g −¬ ng R1 36 D C Tờ ng ph ản áp gạch chỉ, v ữa M 75 43 D ầm gia P.24 g ia c−ên g L = 460 50 90 70 36° 17° B 70 18° 00 35° A 70 1000 00 36° 00 900 ° 00 36 70 36 ° 36° 17° V × ch èng C BII-22 00 00 00 00 10 500 L ç k hoan gia c−ê ng f 76 54° 10-:-15m 54 54 14 Lỗ khoa n-ép v ÷a g ia c− êng L = 500 100 100 54° 30° 00 35° 36 F.1 V ùng phay phá địa chất L ç kh oan g ia c−ên g L = 70 00 00 900 M ặt c iV - iV V ùng gần phay phá địa chất 35 36 ° 10-:-15m 15 30° D Çm gia P.2 gia c−êng L = 600 10 -:- 15m F.1 F.1 V ùng phay phá địa chất 70 00 ố n g gióf 600 Bđ M ặt cắ t IIi - iII IV F.1 V ùng gần phay phá địa chất L ỗ kh oan gia cờn g f 76 10 -:- 15m Tờng phản áp gạch chỉ, vữa M75 Đoạn lò bơm ép vữa xi măng gia cờng, L=14,8m III trắc dọc vị trí lỗ khoan bơm vữa xi m ăng 10 -:- 15m 1500 Bđ G P K 95,3 1500 I 17° 10 -:- 15m H−íng tiÕn g−¬ng P K 85 1500 18° 9° 550 D Bsd 90 700 C 900 35° 36 ° 1000 2890 2680 DÇm gia P.24 gia c−êng L = 4600 250 700 18 700 B Tờng phản áp gạch chỉ, v÷a M75 900 700 35° 700 A 36° 700 17° 700 1000 700 35° 700 25 R16 17° 700 36 36 Lỗ khoan gia c−êng f 76 500 V× chèng CBII-22 36° 18° 36° 36° 2 H® 1000 18° 5000 900 1000 B® 10 -:- 5m Tờn g phả n áp gạch chỉ, v ữa M 75 Đ oạn lò bơm ép vữa x i m ăng gia cờng, L= 14,8m Hình 4.4 Sơ đồ đề xuất xử lý đoạn lò qua phay F.40 đoạn lò doc vỉa vận tải mức -50 Công ty cổ phần than Vàng Danh 4.4.3 Công tác kiểm tra kết bơm ép vữa xi măng - Sau kết thúc công việc bơm ép xi măng đại trà tối thiểu ngày ta tiến hành khoan lỗ khoan kiểm tra Máy khoan dùng để khoan loại dùng để khoan lõ khoan bơm ép - Rửa lỗ khoan, đo mực nớc ổn định, đặt nút, bơm Ðp n−íc, ®o chÕ ®é hÊp thơ n−íc KiĨm tra xem độ hấp thụ nớc đơn vị - Các lỗ khoan kiểm tra xong đợc lấp lại vữa xi măng 105 4.5 Nhận xét đánh giá Qua phơng pháp nghiên cứu lý thuyết, khảo sát điều kiện địa chất kỹ thuật, kinh nghiệm øng dơng trªn thÕ giíi cã thĨ rót mét số nhận xét đánh giá sau đây: - Điều kiện địa chất kỹ thuật mỏ than Vàng Danh nói chung đờng lò dọc vỉa vận tải mức -50 khu giếng Cánh Gà nói riêng gặp nhiều phay phá, đứt g y, đất đá mềm yếu chứa nớc; - Phay F.40 đoạn lò dọc vỉa vận tải mức -50 khu giếng Cánh Gà tính từ K 85ữK 95,3 thuộc loại phay bùn có chứa nớc; - Quá trình xử lý vùng phay phá, đứt g y, đất đá mềm yếu chứa nớc gặp nhiều khó khăn biện pháp thi công thô sơ dẫn đến xuất lao động thấp, tốc độ đào chống lò chậm, gây nguy hiểm cho ngời lao động; - Đối với phay F.40 đoạn lò dọc vỉa vận tải mức -50 khu giếng Cánh Gà việc lựa chọn giải pháp xử lý bơm ép vữa xi măng kết phù hợp Vì giải pháp bơm ép vữa vào khối đất đá bị nứt nẻ, vò nhầu, bùn làm dính kết thành phần thạch học đất đá lại với tạo nên lớp đất đá đợc gia cờng" Chính lớp đất đá thay đổi tính chất ổn định ngậm nớc, bở rời điều kiện đào lò qua phay thực đợc dễ dàng - Khi áp dụng giải pháp bơm ép vữa thuận lợi cho việc sử dụng trang thiết bị, vật liệu nớc, thi công dễ dàng giảm đợc chi phí đầu t cho sản xuất 106 kết luận kiến nghị * Kết luận - Điều kiện địa chất xung quanh đờng lò vùng than Quang Ninh Công ty cổ phần than Vàng Danh nói riêng gặp nhiều phay phá, đứt g y, địa chất yếu Đây yếu tố ảnh hởng đến tốc độ đào lò, mức độ an toàn cho ngời lao động mỏ than hầm lò thuộc Tập đoàn Công nghiệp than khoảng sản Việt Nam ngày mở rộng sản xuất đầu t xuống mức sâu; - Trong năm qua quan tâm đầu t nghiên cứu áp dụng giải pháp gia cờng khối đá qua vùng phay phá, đứt g y phục vụ sản xuất hạn chế; - Quá trình thi công đào lò qua phay phá, đứt g y, địa chất yếu thô sơ, bị động, suất lao động thấp, tiến độ tiến gơng chậm không đảm bảo an toàn; - Công tác nghiên cứu giải pháp gia cờng khối đá đào lò qua phay phá, đứt g y, địa chất yếu chứa nớc vấn đề khó khăn nhng có ý nghĩa mặt khoa học hiệu kinh tế; - Vấn đề áp dụng giải pháp xử lý phay phá, đứt g y, địa chất yếu vùng than Quảng Ninh cần thiết nhằm nâng cao suất lao động, tiến độ đào lò mức độ an toàn cao * Kiến nghị Việc ¸p dơng c¸c gi¶i ph¸p xư lý gia c−êng khèi ®¸ c¸c ®iỊu kiƯn phay ph¸, ®øt g y, địa chất yếu đờng lò vùng than Quảng Ninh cần thiết phù hợp với phát triển không ngừng ngành than; Các giải pháp xử lý gia cố khối đá đòi hỏi phải có thời gian, điều kiện áp dụng nên đề nghị có quan tâm để áp dụng rộng r i sản xuất 107 Danh mục công trình đ công bố tác giả Phạm Minh Đức, Lê Văn Công, Phạm Tiến Vũ, Đỗ Quang Tuấn (2010), áp dụng công nghệ bơm ép vữa để xử lý phay F1 lò xuyên vỉa +131 khu Đông Vàng Danh-Công ty TNHH MTV than Đồng Vông, Tạp chí khoa học Công nghệ Mỏ Trần Tuấn Minh, Đỗ Quang Tuấn (11/2008) Phân tích biến đổi vùng biến dạng dẻo xung quanh đờng hầm có xem xét đến yếu tố ứng suất chơng trình ExamMine2D, hội nghị khoa học kỹ thuật mỏ toàn quốc lần thứ 19, tuyển tập báo cáp hội khoa học công nghÖ má ViÖt Nam, TR 242 - 246 108 Tài liệu tham khảo Nguyễn Xuân M n (1998), Xây dựng công trình ngầm điều kiện đặc biệt, Bài giảng cao học, Trờng Đại học Mỏ-Địa chất, Hà Nội Tập đoàn Công nghiệp than khoáng sản Việt Nam, Quyết định số 89/2008/QĐTTg việc phê duyệt chiến lợc phát triển ngành than đến năm 2015, định hớng đến năm 2025, Hà Nội Viện Khoa học Công nghệ Mỏ-TKV (2004), Thiết kế kỹ thuật thi công lò xuyên vỉa -35 đoạn qua phay FC khu Lộ Trí-Công ty than Thèng NhÊt, CÈm Ph¶, Qu¶ng Ninh ViƯn Khoa häc C«ng nghƯ Má-TKV (2009), ThiÕt kÕ kü tht thi công đào chống đoạn lò ổn định đờng lò xuyên vỉa vận tải mức +235 khu II-Xí nghiệp than Hoành Bồ-Công ty TNHH MTV than Uông Bí-TKV, Hà nội Tập đoàn Công nghiệp than khoáng sản Việt Nam, định số: 1609/ QĐTM ngày 25/7/2006 Tổng Giám đốc việc phê duyệt báo cáo "Thăm dò than khu mỏ Vàng Danh-Uông Bí-Quảng Ninh" Vũ Đức Quyết (2009), Nghiên cứu lựa chọn công nghệ phù hợp đào giếng nghiêng có tiết diện đào từ 16 m2 đến 32 m2 góc dốc nhỏ 18 độ đất đá tơng đối vững số mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Trờng Đại học Mỏ-Địa chất, Hà nội, 2009 Phạm Tiến Vũ (2009), "Cơ công tác bơm ép vữa xi măng", Hà Nội Phạm Tiến Vũ (2009), "Bơm ép vữa tiến trớc thi công giếng đứng điều kiện nớc ngầm", Hà nội 109 ViƯn Khoa häc C«ng nghƯ Má-TKV (2010), ThiÕt kế kỹ thuật thi công đào, chống xử lý đoạn lò qua phay F1 đờng lò xuyên vỉa mức +131 khu Đông Vàng Danh-Công ty TNHH MTV Than Đồng Vông 10 Nguyễn Văn Đớc, Võ Trọng Hùng (1997), Công nghệ xây dựng công trình ngầm mỏ T1, Nxb Giao thông vận tải, Hà Nội 11 Garshol K.F 2003 Pre-Excavation Grouting in Rock Tunneling MBT International Underground Construction Group, Division of MBT Switzerland 12 Zviagin O D 2000 Giáo trình công tác phun xi măng 13 Kalman kov¸ri, Marco Ramoni, International Congress on Mechanized: Challenging Case Histories, Urban tunelling in soft ground using TBM’s, Politecnico di Torino, Italy-16-19, November 2004 14 Safe working in tunelling, prepared by the ITA working group “ Heath and safety” and financed by TBG and ITA 15 Master’ thesis Univ Prof.Dipl-Ing.Dr.Techn.H.G.Jodl and Univ.Ass.Dipl.lng Matina bichler insitut fur Baubetrieb and bawirtschaft, Comparison of cut-andcover tunneling method vs new Austrian tunneling methd (NATM) for Urban tunnels with Shallow Overburden, Eva Greifeneder october 2003 16 Giovanni Barla, Tunneling under squeezing rock conditions, Department of structral and Geotechnical Engineering, Politecnicodi Torni ... quan công tác thi công đào chống đờng lò khu vực đất đá có phay phá, đứt g y địa chất giới Quảng ninh . 1.1 Tổng quan công tác thi công đào chống đờng lò khu vực đất đá có phay phá, đứt g y, địa. .. đất đá có phay phá, đứt g y địa chất giới Quảng Ninh - Những yếu tố ảnh hởng đến giải pháp thi công đờng lò phay phá, đứt g y vùng Quảng Ninh - Các giải pháp kỹ thuật thi công đờng lò khu vực phay. .. ninh 3.2 Phạm vi nghiên cứu Thi công đờng lò khu vực phay phá, đứt g y địa chất Quảng Ninh (chủ yếu vùng Uông Bí) Nội dung nghiên cứu - Tổng quan công tác thi công đào chống đờng lò khu vực đất