BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT TRẦN VIẾT MỸ NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN ĐÀO CHỐNG CHO CÁC ĐƯỜNG LỊ THI CƠNG QUA CÁC VÙNG ĐẤT ĐÁ YẾU TẠI KHU VỰC CẨM PHẢ LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT HÀ NỘI – 2015 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ - ĐỊA CHẤT TRẦN VIẾT MỸ NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN ĐÀO CHỐNG CHO CÁC ĐƯỜNG LÒ THI CÔNG QUA CÁC VÙNG ĐẤT ĐÁ YẾU TẠI KHU VỰC CẨM PHẢ Ngành: Kỹ thuật xây dựng cơng trình ngầm Mã số: 60580204 LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS TS ĐÀO VĂN CANH HÀ NỘI – 2015 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài luận văn cơng trình nghiên cứu riêng hướng dẫn PGS TS Đào Văn Canh Các số liệu, tài liệu kết nêu luận văn trung thực, đảm bảo khách quan kết nghiên cứu cơng trình khoa học khác Hà Nội, ngày tháng Tác giả Trần Viết Mỹ năm 2015 MỤC LỤC Trang phụ bìa Trang Lời cam đoan Danh mục bảng Danh mục hình MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN CÔNG TÁC THI CÔNG QUA VÙNG ĐỊA CHẤT YẾU 1.1 Khái quát chung môi trường địa chất yếu 1.1.1 Đất đá mềm yếu, bở rời 11 1.1.2 Khối đất rời có lẫn đất đá mồ côi 11 1.1.3 Khối đất đá không đồng tồn hệ thống cơng trình ngầm cũ, móng cơng trình bề mặt 12 1.1.4 Phay phá, đứt gẫy 12 1.1.5 Đất đá chứa nước không ổn định 12 1.2 Các dạng cố xây dựng công trình ngầm 13 1.2.1 Sự cố phá huỷ cơng trình 13 1.2.2 Sự cố phá huỷ đến công trình lân cận khác 16 1.3 Các cố thi cơng cơng trình ngầm qua vùng đất đá yếu 17 1.3.1 Sự cố thi cơng đường hầm nước Hull nước Anh năm 1999 17 1.3.2 Sự cố đào lò xuyên vỉa mức -35 qua phay FC khu Lộ Trí mỏ than Thống Nhất 18 1.3.3 Sự cố đào lò xuyên vỉa vận tải mức +235 khu II – Xí nghiệp than Hồnh Bồ- Cơng ty TNHH MTV than ng Bí- TKV 19 1.4 Nhận xét chương 19 Chương 2: CÁC GIẢI PHÁP KỸ THUẬT THI CƠNG CƠNG TRÌNH QUA VÙNG ĐỊA CHẤT YẾU 21 2.1 Các nguyên nhân dẫn đến cố thi cơng hầm lị qua vùng địa chất yếu 21 2.1.1 Công tác quy hoạch 21 2.1.2 Cơng tác khảo sát thăm dị 22 2.1.3 Công tác thiết kế 23 2.1.4 Công tác thi công 23 2.1.5 Công tác vận hành, sử dụng cơng trình 24 2.2 Cơ sở giải pháp thi công qua vùng đất đá yếu 24 2.3 Một số biện pháp thi công qua vùng địa chất yếu 25 2.3.1 Thi công công trình ngầm điều kiện đất trương nở 25 2.3.2 Thi cơng cơng trình ngầm điều kiện gặp hang động 27 2.3.3 Thi công công trình ngầm điều kiện đất sụt 31 2.3.4 Thi cơng cơng trình ngầm điều kiện tầng đất rời rạc 32 2.3.5 Thi công cơng trình ngầm điều kiện cát chảy 34 2.4 Nhận xét chương 38 Chương 3: CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN GIẢI PHÁP THI CÔNG CÁC ĐƯỜNG LÒ XUYÊN VỈA QUA VÙNG ĐẤT ĐÁ YẾU KHU VỰC CẨM PHẢ - QUẢNG NINH 39 3.1 Các điều kiện địa chất khu vực đất đá vùng Cẩm Phả 39 3.1.1 Đặc điểm địa chất 39 3.1.2 Tính chất lý đá 43 3.2 Các điều kiện kỹ thuật thi cơng đường lị 51 3.2.1 Hình dạng kích thước tiết diện ngang đường lò 51 3.2.2 Yếu tố người trình độ thi cơng 52 3.2.3 Sơ đồ công nghệ thi cơng đường lị 53 3.3 Nhận xét chương 57 Chương 4: NGHIÊN CỨU ĐỀ XUẤT PHƯƠNG ÁN ĐÀO CHỐNG CÁC ĐƯỜNG LÒ THI CÔNG QUA VÙNG ĐẤT ĐÁ YẾU TẠI KHU VỰC CẨM PHẢ 58 4.1 Một số phương án đào chống cho đường lò qua vùng đất đá yếu 58 4.1.1 Phương pháp tạo vịm tiến trước 58 4.1.2 Phương pháp đóng băng nhân tạo 60 4.1.3 Phương pháp bơm ép vữa 65 4.2 Áp dụng cho đường lò xuyên vỉa qua vùng đất đá yếu khu vực Cẩm Phả 69 4.2.1 Điều kiện địa hình khu vực thi cơng 69 4.2.2 Áp dụng cho đường lò xuyên vỉa mức +25 số mỏ Bắc Quảng Lợi 86 4.3 Nhận xét chương 94 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 96 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC CÁC BẢNG TT Tên bảng Trang Bảng 1.1 Phân cấp đất đá theo hệ số f M.M Prôtôđiakônốp [2] Bảng 1.2 Các tham số phân loại khối đá theo Bieniawski năm 1973 Bảng 1.3 Ảnh hưởng vị trí khe nứt (đường phương, góc dốc) thi cơng đường hầm, [2] Bảng 1.4 Các nhóm khối đá, [2] 10 Bảng 1.5 Các dạng ổn định thi công cơng trình ngầm [1] 16 Bảng 3.1 Đặc điểm cấu tạo loại đá khu vực Cẩm Phả 40 Bảng 3.2 Độ bền nén trung bình loại đá vùng Quảng Ninh 43 Bảng 4.1 Tọa độ điểm góc mỏ than Bắc Quảng Lợi [7] 69 Bảng 4.2 Đặc điểm đứt gãy mỏ Bắc Quảng Lợi [7] 78 Bảng 4.3 Dự tính lưu lượng nước chảy vào hầm lò mỏ Bắc Quảng Lợi [7] 82 Bảng 4.4 Tổng hợp tiêu lý đá địa tầng [7] 85 Bảng 4.5 Tổng hợp tiêu lý đá vách vỉa [7] 86 Bảng 4.6 Bảng tra tỷ lệ xi măng nước 92 DANH MỤC CÁC HÌNH TT Tên hình Trang Hình 1.1 Hiện tượng nước chảy vào hầm Blisadona(Austria, 1999,500l/s) 13 Hình 1.2 Hiện tượng nước chảy vào hầm Kaponig (Austria, 1993,300l/s) 13 Hình 1.3 Hiện tượng trượt lở phía đường hầm 14 Hình 1.4 Hiện tượng trượt lở phía sườn cơng trình 15 Hình 1.5 Sự cố phá hủy gương hầm 15 Hình 1.6 Đường hầm thoát nước Hull, sụt lún mặt đất giếng thi cơng 18 Hình 1.7 Sự cố sụt hầm 19 Hình 2.1 Sơ đồ cầu cống nước 1 28 Hình 2.2 Sơ đồ lắp bịt hang động 1 29 Hình 2.3 Tăng chiều sâu móng tầng bên 1 30 Hình 4.1 Sự thay đổi kết cấu đất đá theo nhiệt độ 60 Hình 4.2 Sơ đồ làm lạnh từ vị trí khác đào lị 62 Hình 4.3 Bơm ép vữa nhiều lớp 66 Hình 4.4 Vị trí đoạn lị qua khu vực phay phá [7] 87 Hình 4.5 Sơ đồ công nghệ xử lý phay F.4 F.1A bơm ép vữa 90 Hình 4.6 Sơ đồ khoan lỗ khoan thăm dò địa chất để lấy mẫu tháo khô nước 92 Hình 4.7 Sơ đồ trắc dọc lỗ khoan 93 Hình 4.8 Sơ đồ bố trí lỗ khoan 93 Hình 4.9 Sơ đồ phun ép vữa lỗ khoan 94 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Trong năm gần đây, với phát triển kinh tế xã hội nhu cầu hệ thống xây dựng sở hạ tầng ngày lớn nhằm phục cho nghiệp cơng nghiệp hóa đại hóa đất nước Ngày có nhiều cơng trình ngầm xây dựng với quy mơ, mục đích khác như: cơng trình ngầm cơng nghiệp, cơng trình ngầm dân dụng Tuy nhiên vấn đề thi công công trình ngầm mơi trường đá rắn cứng hay rời rạc đặt khó khăn, thử thách khác nhau, có nhiều kinh nghiệm thi cơng mơi trường đá rắn cứng Cịn mơi trường địa kỹ thuật phức tạp khối đá rời rạc khó khăn, kinh nghiệm chưa có nhiều, cơng nghệ thi cơng chưa đề cập chi tiết Việc tìm giải pháp hữu hiệu để thi cơng cơng trình điều kiện quan trọng cần thiết Nó khơng có ý nghĩa mặt kinh tế kỹ thuật mà cịn đóng góp cho lý luận việc đưa phương pháp đào, chống giữ với mục đích an tồn hiệu Trong q trình xây dựng cơng trình ngầm thường phải thi công qua loại địa chất khác nhau, điều kiện địa chất nước ta đa dạng, phức tạp Vì vậy, biện pháp xử lý thi cơng cơng trình ngầm qua vùng đất đá yếu vấn đề cấp thiết để tránh rủi ro xẩy trình thi cơng Mục đích nghiên cứu đề tài Đề xuất phương án đào chống hợp lý thi cơng đường lị qua vùng đất đá yếu khu vực Cẩm Phả Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài Đối tượng nghiên cứu đề tài phương pháp thi công, kết cấu chống giữ đào lò qua đất đá yếu khu vực mỏ hầm lò Cẩm Phả Nội dung nghiên cứu - Các khó khăn cố xảy đào lò qua đất đá yếu - Các giải pháp cơng nghệ đào lị qua đất đá yếu - Đề xuất phương án đào chống lò hợp lý qua đất đá yếu Phương pháp nghiên cứu Luận văn sử dụng phương pháp nghiên cứu tỏng hợp: thu thập tài liệu, phân tích đánh giá, nghiên cứu lý thuyết đề phương án đào lò hợp lý Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận văn + Ý nghĩa khoa học: Từ nguyên nhân dẫn đến cố xây dựng cơng trình ngầm qua đất đá yếu Luận văn đề xuất biện pháp đào chống phù hợp, an tồn đào lị thi cơng qua vùng đất đá yếu + Ý nghĩa thực tiễn: Giúp nhà thiết kế, nhà thi cơng cơng trình ngầm, mỏ lựa chọn biện pháp thi công phù hợp với điều kiện cơng trình ngầm thi cơng Cơ sở tài liệu cấu trúc luận văn Luận văn xây dựng sở tài liệu chuyên ngành, cơng trình nghiên cứu khoa học; ứng dụng nước; tài liệu tham khảo; giảng thư viện trường Đại học Mỏ - Địa chất, đề tài nghiên cứu Viện KHCN Mỏ, Công ty CP TV ĐT Mỏ & CN tài liệu thu thập Công ty TNHH MTV 790 theo mức khai thác thăm dị địa chất Ngồi phần mở bài, kết luận, danh mục tài liệu tham khảo, nội dung luận văn bao gồm chương với kết cấu 96 trang, 13 bảng 19 hình Lời cảm ơn Tơi xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới Ban giám hiệu Trường Đại học Mỏ - Địa chất, ban lãnh đạo phòng đào tạo sau đại học, khoa Xây dựng, tập thể thầy cô môn XDCTN & Mỏ đặc biệt thầy PGS.TS Đào Văn Canh giành nhiều thời gian, tâm huyết hướng dẫn tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp với đề tài “Nghiên cứu đề xuất phương án đào chống cho đường lị thi cơng qua vùng đất đá yếu khu vực Cẩm Phả” Một lần xin trân trọng cảm ơn! 83 d Đánh giá điều kiện ĐCTV Mỏ Bắc Quảng Lợi có điều kiện ĐCTV phức tạp, bề mặt địa hình bị bốc xúc trình khai thác lộ thiên tạo thành moong với kích thước chiều sâu lớn, tài liệu ngun thủy khơng cịn lại nhiều Hiện nay, moong san lấp, đổ thải với tầng thải dày túi nước khổng lồ tạo lên nguy an tồn q trình khai thác hầm lị tầng Do đó, để đảm bảo an tồn hiệu cho q trình thiết kế, thi cơng cơng trình hầm lị, chủ đầu tư cần phải có nghiên cứu chuyên đề điều kiện ĐCTV khoan thăm dò tháo nước 4.2.1.4.Đặc điểm địa chất cơng trình (ĐCCT) a Đặc điểm ĐCCT lớp đất trầm tích Đệ tứ tầng đá thải - Đất Đệ tứ đa phần diện tích phủ tầng đá thải, phần nhỏ diện tích khu vực phía Nam Thành phần chủ yếu cát, sạn, sỏi lẫn sét, mức độ liên kết yếu, chúng chịu tác động mạnh mẽ hoạt động xâm thực bào mòn dòng mặt, dòng chảy tạm thời mùa mưa gây nên Qua quan sát thực tế sau trận mưa lớn sườn dốc, tả luy đường đất đệ tứ bị bào mòn tạo thành mương rãnh, nhiều nơi trượt lở gây trở ngai cho giao thơng Khi xây dựng cơng trình mặt phục vụ cho khai thác mỏ cần phải gạt bỏ lớp phủ đệ tứ để bảo đảm an tồn cho cơng trình xây dựng -Tầng đá thải: Có chiều dày trung bình 40-110m, cá biệt có chỗ đến 120m, thành phần gồm tảng, đá cuội kết, sạn kết, cát kết, bột kết sét kết kích thước không đồng đều, xếp hỗn độn Đây sản phẩm trình đổ thải trình khai thác lộ thiên từ năm 1971 đến nay, tầng chưa ổn định, có nhiều hang hốc nhỏ Chính xây dựng cơng trình mặt mỏ cần ý b Đặc điểm ĐCCT lớp đá trầm tích chứa than Đá tầng chứa than gồm: Cuội, sạn kết, cát kết, bột kết, sét kết, sạn kết, sét than vỉa than, chúng nằm xen kẽ Nhìn chung lớp đá 84 có độ gắn kết rắn chắc, thuộc loại đá cứng bền vững có đặc điểm tính chất lý sau: - Cuội kết sạn kết: Thường có màu xám sáng, chiếm tỷ lệ khoảng 5.4% địa tầng, chiều dày mỏng 0,5m đến 5m, thường nằm địa đầng vỉa than Thành phần chủ yếu hạt thạch anh, gắn kết xi măng silíc bền vững - Cát kết: Thường có màu xám tro, xám sáng, cấu tạo phân lớp dày, đôi nơi cấu tạo khối, kẽ nứt phát triển Chiều dày biến đổi phức tạp từ 0,5 m đến 15m, cá biệt có lớp chiều dày đến 50m trì liên tục theo đường phương hướng dốc, hạt từ mịn đến thô gắn kết xi măng silíc bền vững Trong mặt cắt loại đá chiếm tỷ lệ trung bình 52.7% cột địa tầng Các lớp cát kết thường nằm xa vách trụ vỉa than - Bột kết: Màu xám tro, xám đen chiếm tỷ lệ trung bình 34.6% địa tầng, thành phần chủ yếu khoáng vật sét hạt thạch anh hạt mịn, gắn kết keo silíc rắn Cấu tạo phân lớp dày, đơi nơi dạng khối đặc xít Chiều dày lớp bột kết biến đổi phức tạp, từ 0,3m đến 20m thường nằm gần vách trụ vỉa than - Sét kết: Màu xám đen chiếm tỷ lệ khoảng 4% địa tầng, cấu tạo phân lớp mỏng chủ yếu, chiều dày lớp biến đổi 0,3m đến 2m, cục có nơi lên đến 5m Các lớp sét kết thường nằm trực tiếp vách trụ vỉa than, thuộc loại đá nửa cứng đến cứng, bị vỡ thành mảnh nhỏ, lượng mẫu lấy để thí nghiệm xác định tiêu lý loại đá tương đối giá trị phân tích không mang tính đặc trưng Trong q trình đào lị, loại đá thường bị trương nở dẫn đến tượng bùng làm biến dạng các đường lò qua lớp đá Chi tiết tiêu lý đá sét kết theo bảng 4.4 85 Bảng 4.4 Tổng hợp tiêu lý đá địa tầng [7] Cường độ Tên đá kháng nén σn (kG/cm2) Sạn kết, Cuội kết Cát kết 2642.404 1.407,51 2022.651 1.267,09 Cường độ kháng kéo σk (kG/cm2) 81-176 129,70 42-212 110,90 Bột 64-1.376 24-119 kết 558,77 64,78 Sét 10-1.027 25-98 kết 176,02 45,58 Khối Khối Lực lượng lượng dính kết thể tích riêng Δ C γ (g/cm3) (g/cm3) (kG/cm2) 2,57- 2,63- 2,69 2,73 2,64 2,67 2,47- 2,57- 2,90 2,94 2,67 2,71 2,50- 2,60- 3,05 3,07 2,68 2,75 2,35- 2,61- 2,63 2,78 2,49 2,69 Góc nội ma sát φ (độ- 337-818 529,75 69-1.000 410,00 41-437 174,00 39-310 115,75 phút) 33000'35056' 35022' 20000'35059' 34025' 17015'39005' 32026' 24024'34000' 29030' c Đặc điểm địa chất cơng trình lớp đá vách vỉa than Trong khu vực thăm dò xác định có 12 vỉa than nằm xen kẽ với lớp đá, vỉa than thường có chiều dày khơng ổn định, nhiều vỉa đạt giá trị công nghiệp đoạn Đá vách trụ vỉa than thường sét than, sét kết, bột kết lớp cát kết Chiều dày lớp đá vách trụ vỉa than biến đổi từ 0,5-5m, thường mỏng so với lớp đá khoảng địa tầng vỉa than Nhìn chung lớp đá vách trụ vỉa than giống lớp đá địa tầng, mức độ gắn kết rắn chắc, song cường độ 86 kháng nén kháng kéo thường nhỏ so với toàn địa tầng Chi tiết tiêu lý đá vách vỉa than huy động vào dự án theo bảng 4.5 Bảng 4.5 Tổng hợp tiêu lý đá vách vỉa [7] Tên vỉa Cường độ kháng nén σn (kG/cm2) Cường độ Khối kháng kéo lượng thể σk tích γ (kG/cm ) (g/cm ) Khối lượng riêng Δ (g/cm ) Lực dính Góc nội kết C ma sát φ (kG/cm2) (độ-phút) 579,09 74,26 2,62 2,71 180,19 29o25’ 716,78 73,62 2,66 2,72 219,64 33o20’ 656,60 67,88 2,68 2,74 196,21 32o24’ Với thông số tiêu lý đá vách, đá trụ loại đá địa tầng phản ánh tính chất lý đá điều kiện ổn định áp lực mỏ Tuy nhiên, mỏ than Bắc Quảng Lợi có điều kiện ĐCCT phức tạp, tầng nham thạch nguyên khối phía địa hình bị bóc đi, thay vào tầng đá thải dày gần khơng có độ liên kết Do đó, để đảm bảo an tồn hiệu cho q trình thiết kế, thi cơng cơng trình hầm lị, chủ đầu tư cần phải có nghiên cứu chuyên đề điều kiện ĐCCT áp lực mỏ mỏ Bắc Quảng Lợi 4.2.2 Áp dụng cho đường lò xuyên vỉa mức +25 số mỏ Bắc Quảng Lợi Lị xun vỉa mức + 25 có tổng chiều dài theo thiết kế 556m, tiết diện đào Sđ=12.0m2, Ssd=9.0m2 bước chống 0.7m/vì, vận tải đường sắt cỡ đường 900mm Theo tính tốn đường lò qua phay phay F.4A phay F.1A có tổng chiều dài 70m.Vị trí đoạn lị qua phay thể hình 4.4 90 87 B2015 B2228 B2229 V m 0.8 101.87 46.56 75.66 98.41 V.8 771 LV V.8 C?a lò b?ng +25 C?a rãnh gió +25 783 34.87 Rãnh gió, L=35m 0.8m 130.55 V.7 B2225 0.8 m f.7 V.7 f 1a V.7 V.8 Lị xun v?a m?c +25 s? 1, L=556m Hình 4.4 Vị trí đoạn lị qua khu vực phay phá [7] Căn vào điều kiện địa chất thủy văn, địa chất cơng trình, tính chất lý đá vị trí đường lị xun vỉa mức + 25 cho thấy: đường lị xun vỉa mức +25 có điều kiện địa chất phức tạp, xuất đới đứt gãy, phay phá, địa chất yếu Tuy nhiên việc khai đào đường 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 tồn khơng cao, suất lao động thấp, kinh phí cho mét lị đào chống tăng lên so với bình thường khoảng 12 lần Mặt khác, với phạm vi nghiên cứu luận văn đề xuất số giải pháp kỹ thuật gia cường khối đá khu vực phay phá thuộc mỏ Bắc Quảng Lợi - Công ty TNHH TV than 790 - Tổng công ty Đông Bắc - Giải pháp khoan tháo khô gia cố vùng phay phá có chứa nước; - Giải pháp đóng băng nhân tạo; 88 - Giải pháp gia cố gương đào bơm ép vữa xi măng 4.2.2.1 Giải pháp khoan tháo khơ gia cố vùng phay phá có chứa nước Với giải pháp công nghệ xử lý qua phay FT thực sau: tiến hành khoan lỗ khoan tháo nước dọc theo trục đường lò với chiều dài lớn 10 m tùy thuộc vào trường hợp địa chất cụ thể, đường kính lỗ khoan lớn 76 mm Sau khoan xong tiến hành đặt trạm bơm, hệ thống đường ống để nước khỏi khu vực gương lị, gia cường gương dầm ray, chống chống sắt với khoảng cách ngắn lại trung bình 0,35m/vì * Ưu điểm: - Sử dụng trang thiết bị, vật tư nhân lực có địa phương; - Cơng nghệ thi công đơn giản; - Vận chuyển thiết bị dễ dàng; * Nhược điểm: - Mức độ an tồn cịn thấp; - Thời gian thi cơng chậm phải khoan lỗ khoan với chiều dài lớn phụ thuộc vào lưu lượng nhiều hay ít; - Chi phí kinh tế cao 4.2.2.2 Giải pháp đóng băng nhân tạo Giải pháp công nghệ xử lý qua phay FT thực sau: - Khoan lỗ khoan thăm dị địa chất thuỷ văn, địa chất cơng trình chiều dài khoảng 10-20m, đường kính lỗ khoan 105 mm để lấy mẫu; - Khoan lỗ đường kính lớn 100 mm bố trí đường ống đóng băng; - Xây dựng lắp đặt hệ thống đóng băng (buồng làm lạnh, ống đóng băng, đầu ống đóng băng, đường dẫn chất lỏng vào đóng băng, đường dẫn chất lỏng đóng băng ra, vịng đóng băng, kênh chất kiềm); 89 - Kiểm tra toàn hệ thống phục vụ cơng tác đóng băng chạy khơng tải thi cơng đóng băng; - Sau đóng băng xong khối đất đá xung quanh lị tiến hành q trình khai đào bình thường * Ưu điểm: - Mức độ an tồn cao; - Tốc độ đào lị đáp ứng yêu cầu * Nhược điểm: - Thời gian lắp đặt tồn hệ thống đóng băng lâu; - Địi hỏi trình độ đội thợ cao; - Cơng nghệ thi công phức tạp; - Các trang thiết bị vật tư phải nhập từ nước ngồi cơng tác vận chuyển nhiều thời gian; - Chi phí kinh tế cao 4.2.2.3 Giải pháp gia cố gương đào bơm ép vữa xi măng Giải pháp công nghệ xử lý qua phay FT thực sau: - Khoan lỗ khoan thăm dò địa chất thuỷ văn, địa chất cơng trình chiều dài khoảng 10-20m, đường kính lỗ khoan 105 mm để lấy mẫu nước; - Khoan lỗ đường kính 76 mm, chiều dài từ 57 m xung quanh biên lò; - Xây dựng lắp đặt hệ thống bơm ép (tường phản áp, máy khuấy, trộn, máy bơm ép tam pôn…); - Chuẩn bị xi măng, nước phụ gia (nếu có); - Kiểm tra tồn 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 thường * Ưu điểm: - Mức độ an toàn cao; - Tận dụng vật tư nước; 90 - Thi công không phức tạp; - Thời gian lắp đặt toàn hệ thống bơm ép tương đối dễ dàng; * Nhược điểm: - Tốc độ đào lò chưa đáp ứng yêu cầu - Các trang thiết bị phải nhập từ nước ngồi cơng tác vận chuyển nhiều thời gian; - Chi phí kinh tế cao Từ điều kiện địa chất, trạng đường xuyên vỉa số mức +25 phân tích ưu nhược điểm giải pháp, luận văn lựa chọn đề xuất giải pháp xử lý phay F4 F1A sử dụng phương pháp bơm ép vữa xi măng Sơ đồ công nghệ xử lý phay F4 F1A bơm ép vữa thể hình 4.5: Xi măng + Phụ gia Máy trộn Máy Máy khuấy bơm vữa Nước Van miêng lỗ Kim Địa tầng Nút chặn tiếp nhận vữa vữa Hình 4.5 Sơ đồ cơng nghệ xử lý phay F.4 F.1A bơm ép vữa a Biện pháp tổ chức thi cơng * Khoan lỗ khoan thăm dị địa chất để lấy mẫu tháo khô nước Để kiểm tra tình trạng ổn định khu vực đất đá lò qua, tiến hành khoan thăm dò lấy mẫu để xác định chất lượng khối đá sau bơm ép gia cố khối đá Các mẫu lấy ra, đánh giá chất lượng khối đá theo tiêu RQD, RQD > 40% coi đạt yêu cầu, tiến hành đào chống bình 91 thường Trường hợp chất lượng khối đá khu vực lò qua khơng đạt u cầu chứa nước cần tiến hành khoan lỗ khoan tháo khơ đoạn lị phải bơm ép vữa xi măng để gia cố sau đào chống tiến gương * Khoan bơm ép vữa xi măng - Khoan tạo lỗ để bơm ép vữa xi măng: Công tác khoan tạo lỗ thực máy khoan PPN-2 Nhật để tạo lỗ khoan có đường kính 76 mm, chiều dài m - Thổi rửa lỗ khoan: Sau khoan xong tiến hành thổi rửa lỗ khoan nước, đảm bảo lỗ khoan kẽ nứt, lỗ rỗng đá mùn khoan tạo điều kiện cho vữa xi măng xâm nhập vào kẽ nứt, vào lỗ rỗng đá Việc bơm tiến hành nước trào lên miệng lỗ khoan nước lẫn mạt đá - Ép nước thí nghiệm trước phun: Sau thổi rửa lỗ khoan tiến hành lắp đặt tam pơn ép nước thí nghiệm để kiểm tra độ chặt tam pôn xác định lượng hấp thụ nước đơn vị làm sở cho việc điều chình nồng độ vữa cần bơm ép - Bơm ép vữa xi măng: Công tác bơm ép thực sau hồn thiện cơng tác khoan, lắp đặt ống lồng lắp đặt tam pôn Trước bơm ép cần tiến hành công tác ép nước để kiểm tra độ hấp thụ đất đá bơm ép để điều chỉnh nồng độ vữa xi măng thực tế, áp lực bơm hợp lý Việc bơm ép vữa xi măng thực phương pháp phun tuần hoàn theo đới từ lên vùng phay phá Vật liệu dùng để sản xuất vữa xi măng PC30, loại vữa khác tương đương Để xác định độ nứt nẻ, hấp thụ nước vùng đất đá gia cường ta tiến hành bơm ép nước vào lỗ khoan nhằm tính lượng hấp thụ nước đơn vị q lựa chọn tỷ lệ nước với xi măng (N/X) cho phù hợp Tỷ lệ nước với xi măng theo trọng lượng lấy theo bảng sau: 92 Bảng 4.6 Bảng tra tỷ lệ xi măng nước Lượng Hệ số T Cho 300 Cho 200 Cho 100 Cho 50 lít (N/X) lít vữa lít vữa lít vữa vữa q4 0.6 194/324 130/216 65/108 32/54 nước đơn vị q=l/p.m.m Các lỗ khoan sau bơm ép vữa xi măng lấp lại vữa xi măng Trước lấp lỗ khoan dùng khí nén thổi nước lỗ khoan, sau trộn vữa dùng ống chuyên dụng bơm đầy vữa vào hỗ khoan, đảm bảo độ chặt cần thiết Sơ đồ bố trí lỗ khoan thể hình 4.6và hình 4.7 Hình 4.6 Sơ đồ khoan lỗ khoan thăm dò địa chất để lấy mẫu thỏo khụ nc 93 trắc dọc vị trí lỗ khoan gia cường II I F.T Vùng gần phay phá địa chất 700 11 Vùng phay phá địa chất 10-:-15m Lỗ khoan gia cường f 76 30 Dầm gia P.24 gia c­êng L = 4600 30° èng giã f700 F.T 14 5000 Lỗ khoan gia c­êng f 76 500 250 500 500 500 500 500 500 500 500 500 550 Hướng tiến gương Vì chống AKMS-22 A B C D Tường phản áp gạch chØ, v÷a M75 1500 1500 1500 I G P K 95,3 500 P K 85 500 II Đoạn lò bơm ép vữa xi măng gia cường, L=14,8m Hỡnh 4.7 S trc dc cỏc l khoan Mặt cắt II - II F.T 54 54 10-:-15m Vùng phay phá địa chất 900 900 35° 6° 900 90 900 35° 18° 62 R1 36° 36° 36 90 Hđ Lỗ khoan gia cường L = 5000 18° 17° 17° 3270 3010 10 -:- 15m Bđ Tường phản áp gạch chỉ, vữa M75 Hình 4.8 Sơ đồ bố trí lỗ khoan 10 -:- 15m 94 Mặt cắt III - III F.T 54 54 10-:-15m Vùng gần phay phá địa chất 1000 1000 18° 00 36° 36° 35° 6° ° 1000 35° 10 1000 36 00 18° 10 Hđ Lỗ khoan gia cường L = 7000 17° 500 17° DÇm gia P.24 gia c­êng L = 4600 Bsd 10 -:- 15m B® 10 -:- 15m Hình 4.9 Sơ đồ phun ép vữa lỗ khoan * 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 nước ổn định, đặt nút, bơm ép nước, đo chế độ hấp thụ nước Kiểm tra xem độ hấp thụ nước đơn vị - Các lỗ khoan kiểm tra xong lấp lại vữa xi măng 4.3 Nhận xét chương Từ phương pháp nghiên cứu lý thuyết, khảo sát điều kiện địa chất kỹ thuật, kinh nghiệm ứng dụng giới rút số nhận xét đánh giá sau đây: Công tác nghiên cứu giải pháp gia cường khối đá đào lò qua phay phá, đứt gãy, địa chất yếu chứa nước vẵn đề khó khăn có ý nghĩa mặt khoa học hiệu kinh tế; Vấn đề áp dụng giải pháp xử lý phay phá, đứt gãy, địa chất yếu 95 khu vực Cẩm Phả- Quảng Ninh cần thiết nhằm nâng cao suất lao động, tiến độ đào lị mức độ an tồn cao - Điều kiện địa chất kỹ thuật mỏ Bắc Quảng Lợi khu vực Cẩm Phả nói chung đường lị xun vỉa mức +25 nói riêng phức tạp, gặp nhiều phay phá, đứt gãy, đất đá có khe nứt, khơng chứa sét - Đối với phay F.4 F.1A đoạn lò xuyên vỉa mức +25 mỏ Bắc Quảng Lợi khu vực cẩm Phả việc lựa chọn giải pháp xử lý bơm ép vữa xi măng phù hợp Vì giải pháp bơm ép vữa vào khối đất đá bị nứt nẻ, vị nhầu, làm dính kết thành phần thạch học đất đá lại với tạo nên “lớp đất đá gia cường", có độ ổn định cao điều kiện đào lò qua phay thực dễ dàng - Khi áp dụng giải pháp bơm ép vữa thuận lợi cho việc sử dụng trang thiết bị, vật liệu nước, thi công dễ dàng giảm chi phí đầu tư cho sản xuất 96 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ * Kết luận - Trong cơng tác đào chống lị đào lị qua đất đá mềm yếu phức tạp đào nhanh dễ xảy tai nạn Đề tài luận văn nghiên cứu đề xuất phương án đào chống lị thi cơng qua vùng đất đá yếu khu vực Cẩm Phả đề tài vừa có ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn - Luận văn đề cập tổng quan công tác thi công qua vùng đất đá yếu Đã khái quát môi trường địa chất yếu cố xảy q trình thi cơng - Từ phân tích ngun nhân dẫn đến cố, luận văn đề cập số biện pháp thi công qua vùng đất đá yếu - Luận văn phân tích yếu tố ảnh hưởng đến giải pháp thi cơng đào đường lị xuyên vỉa qua vùng đất đá yếu vùng Cẩm Phả, Quảng Ninh - Đã nghiên cứu đề xuất phương án đào chống lị phù hợp thi cơng đường lò xuyên vỉa khu vực Cẩm Phả, Quảng Ninh * Kiến nghị Việc áp dụng giải pháp xử lý gia cường khối đá điều kiện phay phá, đứt gãy, địa chất yếu đường lò xuyên vỉa mức +25 mỏ Bắc Quảng Lợi nói riêng vùng than Quảng Ninh nói chung 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 rãi sản xuất TÀI LIỆU THAM KHẢO Đào Văn Canh (2010), Xây dựng cơng trình ngầm điều kiện đặc biệt Bài giảng cao học, trường đại học Mỏ- Địa Chất Nguyễn Văn Đước, Võ Trọng Hùng (1997), Công nghệ xây dựng cơng trình ngầm mỏ T1, Nxb Giao thơng vận tải, Hà Nội Nguyễn Xuân Mãn (1998), Xây dựng cơng trình ngầm điều kiện đặc biệt, Bài giảng cao học, Trường Đại học Mỏ-Địa chất, Hà Nội 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 tương đối vững số mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Trường Đại học Mỏ-Địa chất, Hà nội, 2009 Tập đồn Cơng nghiệp than khống sản Việt Nam, Quyết định số 89/2008/QĐTTg việc phê duyệt chiến lược phát triển ngành than đến năm 2015, định hướng đến năm 2025, Hà Nội Phạm Tiến Vũ (2009), “Cơ công tác bơm ép vữa xi măng”, Hà Nội Xí nghiệp thiết kế than Hịn Gai - Công ty cổ phần tư vấn đầu tư Mỏ Công nghiệp-TKV Thiết kế kỹ thuật thi công lò xuyên vỉa mức + 25 đoạn qua phay F.4 F.1A Cẩm Phả, Quảng Ninh Zviagin O D 2000 Giáo trình cơng tác phun xi măng ... đất đá yếu khu vực Cẩm Phả Đối tượng phạm vi nghiên cứu đề tài Đối tượng nghiên cứu đề tài phương pháp thi công, kết cấu chống giữ đào lò qua đất đá yếu khu vực mỏ hầm lò Cẩm Phả Nội dung nghiên. .. dung nghiên cứu - Các khó khăn cố xảy đào lò qua đất đá yếu 2 - Các giải pháp cơng nghệ đào lị qua đất đá yếu - Đề xuất phương án đào chống lò hợp lý qua đất đá yếu Phương pháp nghiên cứu Luận... ? ?Nghiên cứu đề xuất phương án đào chống cho đường lị thi cơng qua vùng đất đá yếu khu vực Cẩm Phả? ?? Một lần xin trân trọng cảm ơn! CHƯƠNG TỔNG QUAN CÔNG TÁC THI CÔNG QUA VÙNG ĐỊA CHẤT YẾU 1.1