7. Điểm mới và ý nghĩa đạt được của đề tài
3.1. Tổng quan một số giải phỏp chống lầy đó nghiờn cứu
Quỏ trỡnh thu thập tài liệu và tỡm hiểu thụng tin khoa học cụng nghệ của nhúm nghiờn cứu cho thấy, đến nay cú một số đề tài, luận văn đó nghiờn cứu đến cỏc vấn đề xử lý nền đất yếu trong khai thỏc cỏc mỏ khoỏng sản. Tuy nhiờn, về giải phỏp xử lý chống lầy cho nền đất yếu hào vận chuyển trong cỏc mỏ khai thỏc khoỏng sản hiện rất hạn chế. Cỏc đề tài đó nghiờn cứu liờn quan được học việc tỡm thấy và tỡm hiểu gồm:
- Đề tài “Nghiờn cứu xử lý đất yếu nền hào vật tải ụtụ khi khai thỏc lộ
thiờn cỏc mỏ quặng cú điều kiện Địa chất thủy văn – Địa chất cụng trỡnh
phức tạp”. Đối tượng trực tiếp là mỏ sắt Thỏc Lạc II Trại Cau Thỏi Nguyờn
của tỏc giả Nguyễn Thị Ngọc Lõm [6]
- Nghiờn cứu cụng nghệ khai thỏc trong điều kiện địa chất phức tạp như Luận ỏn tiến sĩ của tỏc giả Lưu Văn Thực với đề tài: “Nghiờn cứu cụng nghệ
khai thỏc cỏc mỏ quặng sắt lộ thiờn dưới mức thoỏt nước tự chảy trong điều kiện địa chất thủy văn, địa chất cụng trỡnh phức tạp ở Việt Nam” [9]
- Bỏo cỏo tổng kết về việc theo dừi, đỏnh giỏ phương ỏn thử nghiệm cụng nghệ thi cụng trờn nền cỏt và sột mỏ quặng sắt Thạch Khờ - Hà Tĩnh do Cụng ty Cổ phần Sắt Thạch Khờ phối hợp với Viện Khoa học Cụng nghệ Mỏ - TKV triển khai thực hiện thử nghiệm cụng nghệ, đỏnh giỏ cỏc thụng số thiết kế và thực tế ỏp dụng, qua đú đề xuất và lựa chọn cỏc thụng số, cụng nghệ và thiết bị khai thỏc, đường vận tải nội bộ hợp lý phục vụ cho giai đoạn thiết kế bản vẽ thi cụng.
3.1.1. Cỏc giải phỏp xử lý nền đất yếu hào vận tải ụ tụ
Vấn đề xử lý nền đất yếu hào vận tải ụ tụ được nghiờn cứu xuất phỏt từ thực trạng bất cập trong quỏ trỡnh sản xuất của mỏ Thỏc Lạc II của Cụng ty Gang thộp Thỏi Nguyờn và gúp phần giải quyết vấn đề xử lý đất yếu nền hào vận tải núi chung. Tỏc giả Nguyễn Thị Ngọc Lõm, Viện Khoa học và Cụng nghệ Mỏ - Luyện Kim đưa ra 4 giải phỏp xử lý nền đường trờn đất yếu ở mỏ trong đề tài như sau:
3.1.1.1. Phương phỏp ổn định nền đắp trờn đất yếu do tải trọng và thời gian.
Phạm vi ứng dụng cỏc phương phỏp đắp nền trờn đất yếu cú thể ỏp dụng cho cỏc mỏ nhúm II khi khai thỏc sột chịu lửa, sột gốm sứ, sột gạch ngúi, than bựn và xõy dựng đường đắp qua thung lũng vào mỏ hoặc đập bói thải bựn tạm thời khi khai thỏc sa khoỏng bằng sức nước, đường trờn mặt mỏ đất yếu nhúm IV. Tớnh toỏn và thiết kế dựa theo tiờu chuẩn.
Đõy là phương phỏp xử lý giản đơn được biết đến từ lõu trờn thế giới và trong nước. Nhõn dõn ta ỏp dụng đắp đờ, đập, đắp đường và cỏc cụng trỡnh giao thụng thủy lợi.
Biểu hiện của cỏc cụng trỡnh là khụng ổn định hoặc lỳn kộo dài, sử dụng một trong cỏc biện phỏp như khoan cọc nhồi đất gia cố vụi, xi măng, đỏ balat, đào thay một phần hay toàn bộ đất yếu, giảm chiều cao đắt, tăng bề rộng đắp, đắp trờn cọc gỗ, xi măng cốt thộp,...
3.1.1.2. Sử dụng vải địa kỹ thuật để xử lý đất yếu
Phương phỏp xử lý nền đất yếu bằng vải địa kỹ thuật là giải phỏp tiến tiến được nghiờn cứu và đưa vào ỏp dụng trong giai đoạn gần đõy và trong nhiều lĩnh vực. Xử lý đất yếu cho cỏc cụng trỡnh đắp như: làm đường, đờ, nền kho chứa, bến bói, trờn đất đầm lầy, bói rỏc, bói thải, hồn thổ bói thải bựn, moong
khai thỏc, lỏt sàn thao tỏc dưới đỏy moong sõu cho cỏc mỏ cú điều kiện địa chất phức tạp.
Xử lý ổn định mỏi dốc, mương xúi cỏc cụng trỡnh đào,... cho cỏc cụng trỡnh phụ trợ ở mỏ, trờn tổng mặt bằng mỏ khi xõy dựng trờn nền đất yếu.
3.1.1.3. Xử lý đất yếu nền đường mỏ bằng gia cố kết dớnh vụ cơ
Đất cú chứa sột hay cỏt trờn tầng phủ ở mỏ nếu khụng được gia cố sẽ khụng đủ cường độ chịu tải trọng làm việc của cỏc thiết bị mỏ như ụ tụ, mỏy xỳc. Phương phỏp xử lý là trộn đều với chất dớnh kết vụ cơ (vụi, xi măng) theo tỷ lệ hỗn hợp nhất định, với độ ẩm tốt nhất rồi lu lốn và bảo dưỡng thớch hợp sẽ tạo thành đất cú liờn kết toàn khối và cú cường độ tương đối cao, cú tớnh ổn định nước.
Vụi hoặc xi măng dựng để gia cố kết dớnh vụ cơ đất yếu cú liờn quan trực tiếp đến việc hỡnh thành cỏc liờn kết thứ sinh do xảy ra tương tỏc húa - lý giữa đất và chất dớnh kết. Sự kết tinh trao đổi ion, ngưng kết biến cứng... đồng thời phụ thuộc vào hàm lượng chất dớnh kết, độ chặt lu lốn và điều kiện bảo dưỡng.
Thành tựu quan trọng của kỹ thuật gia cố đất là làm tăng cường độ của đất tại chỗ, giải quyết vấn đề vật liệu, xử lý đất nền cú cường độ thấp, làm múng trờn và múng dưới của đường ụ tụ.
* Gia cố vụi nờn ỏp dụng cho cỏc loại đất ỏ cỏt nặng, ỏ sột, sột cú lẫn cả sạn sỏi, giới hạn chảy nhỏ hơn 55%, chỉ số dẻo lớn hơn 4%.
Đất cú thể giai cố vụi cú thành phần hạt: - Cỡ hạt từ 2ữ25 mm ≤ 70%
- Cỡ hạt từ 20ữ50 mm ≤ 50% - Cỡ hạt từ 50ữ70 mm < 10% - Hàm lượng hữu cơ < 6%
Khi thành phần hạt đất khụng đỏp ứng tỷ lệ như trờn thỡ sử dụng biện phỏp gia cố tổng hợp.
* Cỏt để gia cố xi măng: Là cỏc loại đất cú hàm lượng hạt: - Cỏt lẫn sỏi sạn, hạt > 2 mm trờn 25%
- Cỏt to, hạt > 0,5 mm trờn 50% - Cỏt vừa, hạt > 0,1 mm trờn 75%
- Cỏt bui hạt > 0,1 mm dưới 75% nhưng khụng cú hạt ≤ 0,005 mm * Chất dớnh kết
- Xi măng: Nờn dựng loại xi măng PC-30 (M 300 trở lờn), thời gian ninh kết ≥ 120 phỳt.
- Vụi: Dựng cỏc loại vụi nung cho xõy dựng cú hàm lượng (CaO + MgO) ≥ 80%.
- Tỷ lệ thành phần chất gia cố: Nhất thiết phải qua thớ nghiệm xỏc định.
* Đỏnh giỏ:
Trong cỏc giải phỏp xử lý nền hào ụ tụ nờu trờn giải phỏp xử lý dựng Cụng nghệ vật liệu cú xử lý bằng chất dớnh kết vụ cơ đó được nhiều nhà khoa học thuộc nhiều lĩnh vực nhất là ngành giao thụng, xõy dựng nghiờn cứu ứng dụng khỏ sõu rộng và đạt nhiều thành tựu ở khu vực và trờn thế giới.
3.1.2. Xử lý nền đất yếu ở mỏ bằng cụng nghệ khai thỏc kết hợp tựy chọn cỏc giải phỏp xử lý cục bộ nờu trờn chọn cỏc giải phỏp xử lý cục bộ nờu trờn
Đối với cỏc mỏ nhúm IV, xử lý nền hào vận tải thường gắn với xử lý đảm bảo ổn định toàn bộ hệ thống khai thỏc mỏ mà trờn đú cú hào vận tải. Với đối tượng nghiờn cứu là cỏc mỏ quặng sắt gốc, vấn đề xử lý đất yếu cú thể thấy tương tự ở mỏ Thỏc Lạc. Tuy nhiờn, trờn mỗi mỏ, số lượng cụng trỡnh trờn đất yếu, vị trớ, quy mụ của cụng tỏc xử lý đất yếu sẽ cú mức độ khỏc nhau.
Cú thể lấy mỏ Thỏc Lạc làm vớ dụ để rỳt kinh nghiệm phương phỏp xử lý đất yếu bằng cỏch kết hợp đồng bộ cỏc giải phỏp kỹ thuật cụng nghệ như kết quả nghiờn cứu, định hướng của đề tài.
3.1.3. Cụng nghệ khai thỏc trong điều kiện địa chất phức tạp
Cụng nghệ khai thỏc trong điều kiện địa chất phức tạp được tỏc giả Lưu Văn Thực trỡnh bày trong luận ỏn gồm cỏc vấn đề sau [9]:
- Nghiờn cứu hoàn thiện cụng tỏc đào sõu cho cỏc mỏ quặng sắt lộ thiờn khai thỏc dưới mức thoỏt nước tự chảy:
1 - Cỏc yếu tố ảnh hưởng đến cường độ khai thỏc mỏ gồm 2 nhúm: Nhúm 1 cỏc yếu cú ảnh hưởng lớn gồm: Chiều cao tầng (h), chiều dài block mỏy xỳc (Lk), năng suất mỏy xỳc tham gia chuẩn bị tầng mới (Qx); Nhúm 2 cỏc yếu tố cú ảnh hưởng ớt gồm: Chiều rộng mặt tầng cụng tỏc (Bmin), gúc dốc thõn quặng (γ).
2 - Để tăng tốc độ đào sõu đỏy mỏ, tốc độ đào hào chuẩn bị, và tốc độ dịch chuyển dọc của tuyến cụng tỏc: Cần giảm chiều cao tầng, giảm chiều dài block mỏy xỳc và giảm chiều rộng mặt tầng cụng tỏc.
- Nghiờn cứu hoàn thiện cụng nghệ khai thỏc với gúc nghiờng bờ cụng tỏc lớn cho cỏc mỏ quặng sắt lộ thiờn Việt Nam.
- Nghiờn cứu khai thỏc với đỏy mỏ hai cấp đối với cỏc mỏ cú điều kiện ĐCTV phức tạp
+ Áp dụng cụng nghệ khai thỏc đỏy mỏ hai cấp đối với cỏc mỏ cú chiều dài đường phương lớn: Áp dụng cho cỏc mỏ cú chiều dài theo đường phương lớn và ĐCTV phức tạp.
+ Lựa chọn cụng nghệ phõn khu vực khai thỏc theo mựa: Cỏc mỏ cú thiết bị khai thỏc hạn chế và yờu cầu sản lượng khụng cao, cú thể ỏp dụng phương phỏp khai thỏc phõn khu vực theo mựa. Ưu điểm của phương phỏp này: Đảm bảo sự ổn định sản xuất giữa cỏc mựa trong năm; tốc độ xuống sõu
ở trường hợp này lớn hơn so với chuẩn bị trờn toàn bộ chiều dài đỏy mỏ; cho phộp điều hũa chất lượng quặng khai thỏc giữa 2 khu vực.
- Nghiờn cứu xõy dựng cỏc sơ đồ cụng nghệ khai thỏc chọn lọc đối với cỏc vỉa quặng gốc cú cấu trỳc địa chất phức tạp:
Để đưa ra được sơ đồ cụng nghệ khai thỏc chọn lọc đối với cỏc vỉa quặng gốc cú cấu trỳc địa chất phức tạp, đề tài đó đi phõn tớch cỏc yếu tố ảnh hưởng đến tổn thất và làm nghốo quặng khi khai thỏc mỏ quặng sắt lộ thiờn, cụng nghệ khoan nổ mỡn khai thỏc quặng sắt gốc, xỏc định chiều cao xỳc chọn lọc của mỏy xỳc thủy lực từ đú đưa ra sơ đồ khai thỏc chọn lọc hợp lý nhất đối với cỏc mỏ quặng sắt cú cấu trỳc địa chất phức tạp bao gồm cỏc trường hợp:
+ Khai thỏc bằng MXTLGN đối với cỏc thõn quặng dốc nghiờng và dốc đứng.
+ Khi sử dụng MXTLGN kết hợp với MXTLGT để đào hào chuẩn bị và khai thỏc quặng:
- Nghiờn cứu lựa chọn đồng bộ thiết bị xỳc bốc - vận tải hợp lý cho cỏc mỏ quặng sắt lộ thiờn cú điều kiện tự nhiờn và địa chất thủy văn phức tạp. Trong mục này, đề tài đó đi sõu nghiờn cứu và phõn tớch lựa chọn thiết bị xỳc bốc và vận tải. Đề tài cũng đó xõy dựng được phần mềm “Chương trỡnh tối ưu húa đồng bộ thiết bị mỏy xỳc - ụ tụ”.