CHƯƠNG 1: NEO CHẤT DẺO CỐT THÉPTÌNH HÌNH SỬ DỤNG TRÊN
1.3 Tình hình s ử dụng neo chất dẻo cốt thép tại Việt nam
Tại Việt Nam, năm 1991 Bộ Năng lượng giao cho Viện nghiên cứu khoa học công nghệ mỏ lập luận chứng nghiên cứu khả năng sử dụng neo chất dẻo cốt thép cho các mỏ hầm lò Việt Nam. Đến năm 1993 và 1994 Bộ Năng lượng mới tìm được nguồn tài trợ để áp dụng thử nghiệm chống lò bằng neo chất dẻo cốt thép từ các cơ quan và các công ty của Australia (Aidab và các công ty: Acirl, Cram và Ani - Arnall). Năm 1995 neo chất dẻo đã được ứng dụng chống giữ các đường lò đá và lò than đầu tiên tại Công ty than Uông Bí, Công ty than Khe Chàm (Dự án Australia tài trợ). Năm 2001 neo chất dẻo cốt thép được ứng dụng vào việc chống giữ các đường lò dọc vỉa than tại Công ty than Dương Huy (Dự án JCOAL Nhật Bản tài trợ)[6].
Hiện nay, neo chất dẻo cốt thép được áp dụng vào chống giữ khá phổ biến ở một số đường lò đào trong than và đá của các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh, nhưng việc áp dụng này gặp nhiều khó khăn vì điều kiện địa chất phức tạp, vật liệu nhập ngoại nên giá thành cao, các trang thiết bị thi công như máy
khoan còn chưa phù hợp với điều kiện đá rắn cứng, ngoài ra còn do trình độ và am hiểu về quy trình thi công neo chất dẻo cốt thép còn hạn chế nên tiến độ và khối lượng thực hiện còn chưa cao. Khối lượng mét lò chống bằng neo chất dẻo tại một số mỏ than ở Quảng Ninh thể hiện trong bảng 1.03.
Bảng 1.03. Khối lượng thực hiện công tác chống lò bằng neo chất dẻo năm 2011 và 2012 của Tập đoàn Công nghiệp Than – Khoáng sản Việt Nam [15].
STT Đơn vị thực hiện Đơn vị tính (m) Năm 2011 Năm 2012
1 Công ty than Khe Chàm m 543 293
2 Công ty than Mông Dương m 150 127
3 Công ty than Thống Nhất m 100
4 Công ty than Quang Hanh m 30
5 Công ty than Dương Huy m 34
6 Công ty than Hà Lầm m 297 683
7 Công ty than Hạ Long m 254 164
8 Công ty than Hòn Gai m 356 60
9 Tổng Công ty Đông Bắc m 76 370
10 Công ty than Uông Bí m 539 846
11 Công ty than Vàng Danh m 630 590
12 Công ty than Nam Mẫu m 464
Về cơ bản, các đường lò áp dụng chống neo chất dẻo cốt thép có địa chất khá rắn cứng, đa phần là cát kết, sạn kết, bột kết có độ kiên cố cao.
Một ví dụ cụ thể như ở Mỏ than Vàng Danh, các đường lò áp dụng kết cấu chống neo chất dẻo cốt thép gồm: Lò xuyên vỉa thông gió mức +115 và Lò dọc vỉa vận tải mức -50.
Đất đá dọc tuyến đường lò này bao gồm: cát kết, bột kết, sét kết, sét than và than có chất lượng từ xấu đến tốt[1].
Đá cát kết: Các lớp cát kết có chiều dày từ 0,2m đến 12,2m và thường có màu xám đen. Thành phần hạt chủ yếu thuộc loại hạt mịn, có cấu tạo phân lớp dày đến trung bình. Về mặt cơ học đá cát kết khá cứng chắc [1].
Đá bột kết: Có chiều dày thay đổi từ 0,2m đến 10,7m. Bột kết có màu xám đen, thành phần hạt mịn đến trung, độ cứng thuộc loại trung bình[1].
Đá sét kết: Các lớp sét kết có chiều dày từ 0,3m đến 7,9m. Sét thường có màu xám đen, thành phần hạt mịn, độ bền cơ học của mẫu thấp[1].
Sét than và than: Sét than có chiều dày thay đổi từ 0,2m đến 13,3m.
Mẫu sét than thường bị vỡ vụn nên không thể xác định được các chỉ tiêu cơ lý [1].
Chiều sâu trung bình của Lò xuyên vỉa thông gió mức +115 là 100m và chiều sâu trung bình của Lò dọc vỉa vận tải mức -50 là 170m [1].
Kết quả thí nghiệm tính chất cơ lý của hai đường lò này được trình bày trên bảng 1.04.
Bảng 1.04 Kết quả thí nghiệm tính chất cơ lý của đất đá của Lò xuyên vỉa thông gió mức +115 và Lò dọc vỉa vận tải mức -50 Mỏ than Vàng Danh [1].
TT Tính chất cơ lý Loại đá
Cát kết Bột kết Sét kết
1
Độ bền kéo: σk (MPa) Min - Max
TB
5,656-29,553 16,375
2,743-21,743 9,246
2,959-7,426 5,009
2
Độ bền nén: σn (Mpa) Min - Max
TB
11,70-240,10 94,461
4,718-214,0 59,443
3,922-64,30 30,830
3
Hệ số kiên cố: f Min - Max
TB
2-24 10
1-21 6
1-7 4
4
Lực dính kết: C (MPa) Min - Max
TB
9,20-56,0 30,742
3,905-33,00 15,949
2,9-25,9 11,777
5
Góc ma sát: ϕ (độ) Min - Max
TB
18030’-36015’
26040’
18000’-33000’
25045’
12000’-34045’
27005’
6
Trọng lượng thể tích: γ (T/m3)
Min - Max TB
1,61-2,86 2,64
2,2-3,28 2,66
2,2-3,21 2,63
Kết cấu neo chất dẻo cốt thép không chỉ được sử dụng để chống giữ các đường lò xuyên vỉa, nó còn được sử dụng để chống giữ các đường lò dọc vỉa than tại mỏ than Khe Chàm, mỏ than Quang Hanh và xí nghiệp than Hoành Bồ. Trong khuôn khổ dự án “Áp dụng thử nghiệm chống lò dọc vỉa than bằng kết cấu neo chất dẻo cốt thép tại các mỏ than hầm lò Quảng Ninh” (Quyết định số 2530/QĐ-HĐQT 06/11/2009), đã chống thử nghiệm neo CDCT cho trên 1000 m lò dọc vỉa than tại các mỏ Khe Chàm, Quang Hanh và Hoành Bồ, đảm bảo chất lượng [4].
Tại công ty than Khe Chàm, kết cấu neo chất dẻo được chống tại các lò dọc vỉa than 13.2.6.1, 12.1 và 12.2, mỏ than Khe Chàm. Các vỉa than có chiều dày biến đổi từ 1,23 ÷ 6,35m, trung bình 3,32m, vỉa thuộc loại ổn định về chiều dày, góc dốc 100 đến 150. Vách trực tiếp là lớp bột kết màu xám, dày 1
÷ 2m, xen kẽ là lớp sét kết màu xám đen tương đối mềm, dày 0,3 ÷ 0,5m, mật độ khe nứt nhỏ. Vách cơ bản chủ yếu là bột kết, cát kết tương đối ổn định [4].Các chỉ tiêu cơ lý đá khu vực vỉa 13.2 và 12 được thể hiện trong bảng 1.05.
Bảng 1.05 Các chỉ tiêu cơ lý đá vỉa 12 và 13.2 – Khe Chàm [4]
Tên đá
Độ bền nén
σn
(MPa)
Độ bền kéo
σk (MPa)
Lực dính kết C (Mpa)
Góc
ma sát ϕ (độ)
Dung
trọng (g/cm3)
Tỷ trọng Hệ số
kiên cố (f) Cuội,
Sạn kết 108,5 20,9 44,5 33,2 2.55 2,67 8 ÷10 Cát kết 81,0 13,9 34,0 29,5 2.63 2,78 6 ÷ 8
Bột kết 44,8 10,3 19,5 30 2.65 2,73 4 ÷ 6
Sét kết 17,4 5,1 2,5 22 2.46 2,55 2 ÷ 4
Khoan lấy mẫu xác định chất lượng khối đá, cho thấy lớp bột kết có RQD ≥ 40% có đoạn lên đến 70%, lớp cát kết tương đối cứng vững, bền chắc và liền khối.
Tại Công ty than Quang Hanh kết cấu neo CDCT được chống ở lò dọc vỉa than mức -15, vỉa 13 khu II, và mức -7, vỉa 15 khu III. Vỉa 15 dày từ 0,66 ÷ 3,5m, trung bình 1,6m, thuộc loại không ổn định về chiều dày, cấu tạo rất phức tạp, trong vỉa có từ 0 ÷ 3 lớp đá kẹp, góc dốc vỉa khoảng 450. Vách trực tiếp là lớp bột kết màu xám, dày 2 ÷ 3m, xen kẽ là lớp sét kết màu xám đen, tương đối mềm, dày 0,4 ÷ 0,6m. Vách cơ bản chủ yếu là cát kết tương đối dày và ổn định. Trụ vỉa thường là sét kết, bột kết màu xám đen, mật độ khe nứt ít, hệ số kiên cố f = 4 ÷ 6 [4].
Tại Xí nghiệp than Hoành Bồ, kết cấu neo CDCT được chống ở lò dọc vỉa mức + 190, các vỉa 7 và 8. Các vỉa này dày từ 1,8 ÷ 2,5m, góc dốc 100 ÷ 150. Vách giả là lớp sét kết mỏng, chiều dày không lớn và duy trì không liên tục. Vách trực tiếp là bột kết, dày từ 2 ÷ 3m, ít bị phân lớp, nứt nẻ, cường độ kháng nén trung bình 50 ÷ 70 MPa. Trên lớp bột kết là lớp cát kết hạt trung màu xám sáng, độ bền nén tốt hơn lớp bột kết, trung bình 80MPa và có chiều dày ổn định. Chất lượng khối đá tương đối tốt, RQD > 70% [4].
Năm 2009, Công ty than Hạ Long đã cho triển khai chống lò bằ ng kết cấu neo chất dẻo cốt thép kết hợp trải lưới thép tại đường lò dọc vỉa vận tải mức + 50; mức -25 và mức – 100 thuộc khu Hà Ráng - Xí nghiệp than Hà Ráng. Khu vực áp dụng công nghệ kết cấu neo CDCT kết hợp phun bê tông ở đây thành phần thạch học chủ y ếu là bột kết, cát kết, sạn kết thuộc loại ổn định về cấu trúc đất đá phân lớp trung bình, cấu tạo khá đơn giản [7].
Vách cơ bản nằm trên vách trực tiếp chủ yếu là cát kết tương đối ổn định đôi chỗ có lớp cát kết màu xám đen.
Trụ vỉa thường là đất đá cát kết màu xám đen, mật độ khe nứt ít, hệ số kiên cố f = 6 ÷ 8. Các chỉ tiêu cơ lý của khối đá được thể hiện trong bảng 1.06:
Bảng 1.06 : Các chỉ tiêu cơ lý bao quanh đường lò [7]
Tên đá Giới hạn bền nén
σn
(MPa)
Giới hạn bền kéo
σk (MPa)
Lực dính kết C (MPa)
Góc ma
sát ϕ(độ)
Khối lượng thể tích (g/cm3)
Tỷ
trọng Hệ số kiên cố
f
Sạn cuội
kết 108,5 20,9 44,5 33,2 2,55 2,67 8 ÷10 Cát kết 81,0 13,9 34,0 29,5 2,63 2,78 6 ÷ 8
Bột kết 44,8 10,3 19,5 30 2,65 2,73 4 ÷ 6
Sét kết 17,4 5,1 2,5 22 2,46 2,55 2 ÷ 4