CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ KẾT CẤU NEO TRONG XÂY DỰNG CÔNG TRÌNH NGẦM VÀ NGUYÊN VẬT LIỆU SỬ DỤNG NGHIÊN CỨU CHẾ TẠO THANH CỐT NEO
3.1. KHẢO SÁT, LỰA CHỌN, THIẾT KẾ, CHỐNG THỬ NGHIỆM TẠI HIỆN TRƯỜNG
3.1.1. Điều kiện công trình, địa chất thủy văn
Điều kiện địa chất của khu vực đường lò đào qua đóng một vai trò quan trọng trong việc lựa chọn, tính toán và thiết kế vỏ chống. Ngoài yếu tố kỹ thuật như hình dạng, tiết diện, độ ổn định của đường lò đá phụ thuộc chủ yếu vào cấu tạo khối đá, trạng thái ứng suất nguyên sinh trong khối đá, độ bền cơ học, độ phân lớp, mức độ nứt nẻ, các tính chất của khe nứt, độ sũng nước của đất đá và độ sâu của đường lò. Vì vậy, việc khảo sát, đánh giá chi tiết các yếu tố địa chất sẽ giúp cho việc tính toán, lựa chọn vật liệu và kết cấu chống có hiệu quả hơn.
Lò dọc vỉa đá vỉa 10 mức +30 quay Đông nằm trong phạm vi khu Tràng Khê II, III - Công ty TNHH than Hồng Thái. Khu vực áp dụng công nghệ đào chống lò sử dụng vì neo kết hợp bê tông phun, bê tông phun độc lập thuộc địa bàn xã Hoàng Quế, huyện Đông Triều, tỉnh Quảng Ninh được giới hạn trong toạ độ sau:
X = 390.400 390.600 Y = 32.800 33.000 Điều kiện địa chất công trình
Tầng chứa than khu Tràng Khê II, III bao gồm: các loại sét than, sét kết, bột kết, cát kết, cát kết lẫn sạn kết. Sự phân bố các loại đá dưới dạng thấu kính, các lớp với độ dày khác nhau. Mỗi loại đá được đặc trưng bởi thành phần, kiến trúc và độ bền khác nhau.
- Sét kết chiếm khoảng từ 10 29% chiều dày địa tầng. Thành phần chủ yếu gồm: sét, thạch anh, than và vật chất than. Ngoài ra, còn có muscovit, thạch cao, xedixit...
- Sét than có thành phần than chiếm từ 30 55%, có cấu tạo phân lớp mỏng, xếp dạng vẩy dễ bong thành mảnh nhỏ mặt láng bóng. Sét than kết hợp với các lớp than mỏng tạo thành vách giả.
- Bột kết chiếm khoảng 23 32% chiều dày địa tầng. Thành phần hạt vụn tạo đá chủ yếu là hạt bụi thạch anh, sét sevixit, muscovit. Bột kết cấu tạo lớp, phân lớp xen kẹp các chì than, kẽ nứt nhỏ và khép kín dễ sập lở. Mặt lớp trơn, bóng láng dễ trượt khi thấm nước.
- Cát kết, sạn kết gồm: từ loại hạt mịn đến hạt thô chiếm khoảng 40 55% chiều dày địa tầng. Thành phần hạt vụn chủ yếu là thạch anh, muscovit, tuocmalin, zieccon, fenfat, hạt vụn chiếm 70 80%. Thành phần xi măng chủ yếu là silic, thạch cao, cacbonat, cát kết kiến trúc kiểu cơ sở và lấp đầy, cấu tạo phân lớp dày. Bảng 3.1 là các chỉ tiêu cơ lý của các loại đá.
Bảng 3.1. Các chỉ tiêu cơ lý của các loại đá [17]
TT Chỉ tiêu cơ lý đá Sạn kết
Cát kết Bột kết Sét kết Sét than 1 Cường độ kháng nén (MPa) 0,411 1,995
1,132
0,227 0,717 0,425
0,102 0,324 0,219 2 Cường độ kháng kéo (MPa) 0,040 0,157
0,097
0,019 0,064 0,035
0,012 0,055 0,028 3 Trọng lượng thể tích (kN/m3) 24,6 27,5
25,9
25,8 26,3 26
25,6 26,4 26,1
4 Hệ số kiên cố 4 18
11
2 6 4
1 3 2
Trên cơ sở các mặt cắt địa chất tuyến XIII, tuyến XIIIa. Có thể dự kiến lò dọc vỉa đá vỉa 10 mức +30 quay Đông sẽ đào qua các lớp trầm tích là: sét than, sét kết, bột kết, cát kết, sạn kết và cuội kết. Trong đó, các lớp đất đá như: bột kết, cát kết, sạn kết và cuội kết chiếm tỷ lệ chủ yếu, bột kết, phân lớp dày trung bình 0,4 1,0m, cường độ kháng nén trung bình 42,5 113,2 MPa (xác định bằng búa Schmidt hammer), nóc và hông lò tương đối ổn định. Với điều kiện địa chất công trình như trên, dự kiến áp dụng công nghệ đào chống lò bằng vì neo kết hợp với bê tông phun, bê tông phun độc lập [17].
Điều kiện địa chất thuỷ văn [17]
Nước mặt
Khu Tràng Khê II, III có suối Tràng Khê II cách khu vực khai thác về phía Đông Nam từ 500 1000m, quanh năm nước chảy với lưu lượng đo được như sau:
Qmax = 29,020 (m3/s) Qmin = 1,58 (m3/s)
Do địa hình dốc, khi có mưa lớn, nước thoát nhanh nên các đường lò trong khu vực không ảnh hưởng trực tiếp của nước mưa.
Nước ngầm
Đất đá chứa nước trong địa tầng chứa than gồm: cuội kết, cát kết, sạn kết và một phần bột kết bị phong hoá sét than, sét kết, bột kết có cấu tạo khối thuộc vách trực tiếp của vỉa than tạo thành các lớp cách nước tương đối ổn định.
Các thông số địa chất thuỷ văn chủ yếu như sau:
- Độ cao mực nước tĩnh: Z+200 = 255m; Z+115 = 245m; Z+30 = 245m - Hệ số thấm: Ktb = 0,05m/ng.đ; Kmax = 0,103m/ng.đ.
Nước dưới đất có độ pH = 6 7, hàm lượng CO2 = 10 15mg/l, hàm lượng sắt từ 0,3 13mg/l, thuộc loại axit yếu.
Hiện tại, điều kiện địa chất thuỷ văn trong khu vực hầu như ít ảnh hưởng đến độ ổn định của các đường lò dọc vỉa đá vỉa 10 mức +30 - khu Tràng Khê II.