Về cơ bản đất đá kém ổn định là do trong đất đá mật độ khe nứt lớn, các khe nứt phân bố không đều làm giảm khả năng chịu kéo, nén của đất đá. Trong trờng hợp có công trình ngầm đào qua, đất đá có xu hớng tiến về phía khoảng trống lấp đầy khoảng trống công trình ngầm. Điều này dẫn tới các lớp đất đá bao quanh công trình ngầm đã rỗng, yếu nay càng rỗng thêm, các ứng xuất kéo, nén giảm, gây nên hiện tợng dịch chuyển hàng loạt của các lớp đất đá bao quanh công trình ngầm.
Phơng pháp nén ép gia tăng cờng độ chịu tải của đất đá dựa trên nguyên lý cơ bản này. Khi xây dựng công trình ngầm ngời ta cho sử dụng các tổ hợp đào với khiên chắn lớn, có gắn các kích thủy lực chịu đợc tải trọng lớn. Công trình ngầm ban đầu có kích thớc nhỏ, sau khi đa tổ hợp máy vào dùng các kích thủy lực nén ép ra biên công trình, tạo một lực ép lớn hơn tải trọng của đất đá bao quanh, ép cho đến khi công trình đạt đợc kích thớc nh thiết kế hoặc đến khi đất đá bao quan công trình có một độ bền nhất định, số khe nứt trong đất đá giảm nhất định thì ngời ra cho lắp dựng kết cấu chống giữ. Các kết cấu
chống giữ ở đây chủ yếu là các chubin thép, bêtông hoặc bê tông liền khối đổ tại chỗ.
b.u điểm của công nghệ
Với công nghệ này, việc thi công công trình đợc diễn ra nhanh chóng, các lớp đất đá xung quanh đợc gia cố ép chặt gần nh một lớp áo bảo vệ xung quanh công trình, điều này làm đất đá bao quanh công trình cứng vững hơn, có thể tính toán làm giảm chi phí cho vật liệu chống giữ.
Ngời ta có thể s dụng kết hợp các phơng pháp gia cố khác để làm cho lớp đất đá này cứng vững hơn, ví dụ bơm ép vữa xi măng hay đông cứng đất đá bằng một số loại phụ gia kết dính.
Phơng pháp này hiệu quả khi thi công các đờng hầm nằm trong các tầng đất yếu, qua vùng có cát chảy...
c. Nhợc điểm
Đây là một công nghệ đòi hỏi một dây chuyền thiết bị đồng bộ, từ các máy đào, máy nâng, cho đến các thiết bị lắp ráp vật liệu chống. Các tổ hợp này thờng rất lớn, công nghệ thi công phức tạp. Chi phí ban đầu để đầu t các tổ hợp này cũng rất cao do vậy giá trị công trình cũng rất cao.
Hiện nay tại Việt Nam cha có công trình ngầm nào đào bằng phơng pháp này, tuy nhiên trong tơng lai đây cũng là một phơng pháp rất hữu hiệu trong việc xây dựng các công trình ngầm trong nền đất nông, nơi mà đất đá rất kém ổn định, các phơng pháp đào khác nh khoan nổ mìn hay dùng các máy đào thông thờng thờng khó có thể thi công đợc.
Chơng 2. Nghiên cứu lựa chọn đề xuất giải pháp thi công đào giếng đứng phù hợp qua vùng địa chất phức tạp
2.1 Thực trạng thi công giếng đứng qua vùng địa chất phức tạp tại Việt Nam
Hiện nay việc thi công giếng phục vụ các công tác xây dựng các công trình công nghiệp và khai thác khoáng sản cha nhiều. Các công trình chủ yếu là các giếng thông gió đối với hầm giao thông, các giếng đứng mở vỉa phục vụ khai thác khoáng sản tại một số mở hầm lò thuộc Tập đoàn Công nghiệp than và khoáng sản Việt Nam. Do vậy thực trạng thi công giếng đứng qua vùng địa chất phức tạp tại Việt Nam còn gặp rất nhiều khó khăn và hạn chế do thiếu về mặt trang thiết bị và kinh nghiệm thi công. Trong đề tài chỉ đa ra thực trạng thi công giếng tại giếng đứng Mông Dơng và giếng đứng Hà Lầm, đây là hai cụm giếng phục vụ công tác mở vỉa phục vụ khai thác khoáng sản. Đây cũng là hai cụm giếng có đờng kính lớn nhất và sâu nhất hiện nay tại Việt Nam.
2.1.1 Thi công giếng đứng Mông Dơng
Công tác khai thác khu Trung tâm Mông Dơng đợc bắt đầu từ thời Pháp thuộc vào những năm 1931- 1943. Do tài liệu lu trữ không đầy đủ nên hiện nay chỉ cập nhật đợc các đờng lò khai thác của Pháp, còn sản lợng đã đợc thiết kế khai thác đến mức -100m. Từ đó đến nay sản lợng than đã khai thác ổn định và tăng dần hàng năm.
Ngoài khai thác hầm lò, những năm gần đây mỏ than Mông Dơng còn đợc tiến hành mở các công trờng khai thác lộ thiên. Khu Vũ Môn khai thác lộ thiên các vỉa G(9). Khu Cánh Đông khai thác ở các vỉa than cha đợc thống kê đánh giá đầy đủ.
Từ ngày hoà bình lập lại, đợc sự giúp đỡ của Liên Xô cũ, Nhà nớc ta đã tiến hành phục hồi và xây dựng lại mỏ Mông Dơng. Mỏ Mông Dơng chính thức đi vào hoạt động khai thác từ năm 1982. Hệ thống khai thác là 2 cặp giếng chính và giếng phụ, từ đó mở các lò bằng khai thác các vỉa I(12) đến vỉa K(8). Mức lò bằng dới cùng đvỉa H(10), vỉa G(9).
Từ năm 2006, Công ty T vấn Đầu t mỏ và Công nghiệp đã lập dự án khai thác mỏ Mông Dơng giai đoạn 2 đến mức -250m và cho những năm tiếp theo mức -400m, -550m.
2.1.1.1 Tình trạng địa chất, địa chất thuỷ văn khu vực giếng đứng Mông Dơng a Đặc điểm địa chất công trình [15] a Đặc điểm địa chất công trình [15]
* Đặc điểm tính chất địa chất công trình các lớp đất đá trong khu mỏ
+ Đất đệ tứ (Q)
Đất đệ tứ có thành phần chủ yếu là cát, sạn, sỏi lẫn sét, mức độ liên kết yếu, chúng chịu tác động mạnh mẽ của các hoạt động xâm thực bào mòn do dòng mặt ,dòng chảy tạm thời về mùa ma gây nên. Qua quan sát thực tế sau mỗi trận ma lớn ở sờn dốc, tả luy đờng đất đệ tứ bị bào mòn tạo thành các m- ơng rãnh, nhiều nơi trợt lở gây trở ngại cho giao thông. Khi xây dựng các công trình trên mặt phục vụ cho khai thác mỏ cần phải gạt bỏ lớp phủ đệ tứ để bảo đảm an toàn cho công trình xây dựng
- Tầng đá thải: Chiếm một phần diện tích phía nam, tây nam khu mỏ, có chiều dày trung bình 3 ữ 20,0m, cá biệt có chỗ đến 35m, thành phần gồm các tảng, hòn đá cuội kết, sạn kết, cát kết, bột kết và sét kết kích thớc không đồng đều, sắp xếp rất hỗn độn. Đây là sản phẩm của quá trình khai thác lộ thiên của mỏ Cao Sơn, vỉa 10, vỉa 9 và đầu lộ vỉa đổ ra tạo nên, tầng này cha ổn định, có nhiều hang hốc nhỏ, chính vì vậy khi xây dựng các công trình trên mặt mỏ cần chú ý.
+ Đặc điểm địa chất công trình của các lớp đá trong tầng chứa than
Đá của tầng chứa than gồm: Cát kết, bột kết, sét kết, cuội kết, sét than và các vỉa than, chúng nằm xen kẽ nhau. Các lớp đá có độ gắn kết rắn chắc, thuộc loại đá cứng bền vững. Các lớp đá có thế nằm đơn nghiêng với góc dốc biến đổi từ 200 đến 400, tạo nên các cánh của nếp uốn. Nhìn chung các lớp đá có đặc điểm và tính chất cơ lý nh sau: