TBộ GIáO DụC Và ĐàO TạO TRƯờNG ĐạI HọC Mỏ §ÞA CHÊT -  - NGUN TấT THàNH NGHIÊN CứU NÂNG CAO HIệU QUả THI CÔNG Lò BằNG TRONG Đá PHÂN LớP, NứT Nẻ TạI KHU TRàNG KHÊ - TRàNG BạCH - ĐÔNG TRIềU - QUảNG NINH Ngành: Kỹ thuật xây dựng công trình ngầm Mà số: 60580204 LUậN VĂN THạC Sỹ Kỹ THUậT NGƯờI HƯớNG DẫN KHOA HọC TS ĐặNG TRUNG THàNH Hà NộI - 2015 Lời cam đoan Tôi xin cam đoan toàn nội dung đề tài luận văn: "Nghiên cứu nâng cao hiệu thi công lò đá phân lớp, nứt nẻ khu Tràng Khê Tràng Bạch - Đông Triều - Quảng Ninh" thật Các tài liệu thu thập luận văn xác hợp pháp Tôi xin chịu trách nhiệm toàn nội dung luận văn trước Trường Đại học mỏ Địa Chất trước pháp luật Tác giả (Ký nghi rõ họ tên) Nguyễn Tất Thành mơc lơc Trang Lêi cam ®oan Môc lôc Danh mục bảng hình vÏ Mở ĐầU Ch­¬ng 1: Tỉng quan phương pháp thi công công trình ngầm Mỏ 1.1 Tổng quan phương pháp thi công công trình ngầm Mỏ 1.1.1 Tổng quan phương pháp đào lò đá khoan nổ mìn 1.1.2 Tổng quan phương pháp đào lò giới hóa .11 1.1.2.1 Đào lò máy đào lò 11 1.1.2.2 Quy tr×nh đào phá đất đá máy đào lò 12 1.1.2.3 Ưu nhược điểm đào lò máy đào lò .13 1.1.2.4 Các loại máy đào lò 15 1.1.3 Đào lò búa chÌn 16 1.2 NhËn xÐt ch­¬ng 17 Chương 2: Hiện trạng công tác thi công đường lò đá số mỏ than Quảng Ninh 2.1 Tổng quan đường lò, điều kiện địa chất công nghệ thi công ë Má than Hång Th¸i 19 2.1.1 Vị trí địa lý khu má 19 2.1.2 Địa hình khí hậu khu vực 19 2.1.3 Địa tÇng .19 2.1.4 KiÕn t¹o .20 2.1.5 Đặc điểm địa chất thuỷ văn 20 2.1.6 Đặc điểm địa chất công trình 22 2.1.7 Møc độ nứt nẻ khối đá 23 2.1.8 Vấn đề tồn thi công đường lò đá mỏ than Hång Th¸i 24 2.2 Tỉng quan vỊ ®iỊu kiện địa chất, công nghệ thi công đường lò đá Mỏ than Mạo Khê 27 2.2.1 Đặc điểm địa chất công trình 27 2.2.2 Mức độ nứt nẻ khối đá .27 2.2.3 ThiÕt kÕ hộ chiếu khoan nổ mìn Mỏ than Mạo Khê 28 2.2.4 Vấn đề tồn thi công phương pháp khoan nổ mìn Mỏ than Mạo Khê 32 2.3 Tỉng quan vỊ c¸c đường lò, điều kiện địa chất công nghệ thi công đường lò đá Mỏ than Uông Bí .32 2.3.1 Vị trí địa lý, điều kiện địa chất, mức độ nứt nẻ khối đá Mỏ than Uông Bí 32 2.3.2 Công nghệ thi công đào lò đá Mỏ than Uông Bí .32 2.3.3 Vấn đề tồn thi công phương pháp khoan nổ mìn Mỏ than Uông Bí 36 2.4 NhËn xÐt ch­¬ng 36 Chương 3: Nghiên cứu yếu tố ảnh hưởng đến hiệu khoan nổ mìn đá phân lớp nứt nẻ 3.1 Đặc tính phân lớp nứt nẻ ®¸, khèi ®¸ 38 3.1.1 Cơ sở lý thuyết đặc tính phân lớp nứt nẻ đá, khối đá 38 3.1.2 Đặc tính học khối đá phân lớp, nứt nẻ 42 3.2 Các yếu tố ảnh hướng tíi chiÕu khoan nỉ m×n 45 3.2.1 Yếu tố địa chất, địa chất công trình 46 3.2.2 YÕu tè thiÕt bÞ khoan 54 3.2.3 Yếu tố công tác thiết kế chiÕu khoan nỉ m×n 54 3.2.4 Ỹu tè c«ng nghƯ 57 3.2.5 YÕu tè ng­êi .57 3.3 NhËn xÐt ch­¬ng 58 Chương 4: Các vấn đề tồn thi công phương pháp khoan nổ mìn đá phân lớp nứt nẻ khu Tràng Khê 4.1 Tổng quan khu Tràng Khê - Cty Than Hồng Thái 60 4.1.1 Vị trí địa lý khu má 60 4.1.2 KhÝ hËu khu má 60 4.1.3 §iỊu kiện địa chất thuỷ văn khu mỏ 61 4.1.4 Điều kiện địa chất công tr×nh 61 4.1.5 Đặc điểm khí mỏ .63 4.2 Hiện trạng vấn đề tồn thi công đường lò đá khu Tràng Khê .63 4.2.1 HiƯn tr¹ng cđa biƯn pháp thi công lò đá phân lớp nứt nẻ khu Tràng Khê 63 4.2.2 C¸c vấn đề tồn biện pháp thi công lò đá phân lớp nứt nẻ khu Tràng Khª .65 4.3 Hiện trạng vấn đề tồn thực tế thi công lò đá phân lớp nứt nẻ khu Tràng Khê 66 4.3.1 Hiện trạng trình tự thực tế thi công lò đá phân lớp, nứt nẻ khu Tràng Khê 66 4.3.2 Các vấn đề tồn thi công lò đá phân lớp, nứt nẻ khu tràng khê 69 4.3 NhËn xÐt ch­¬ng 72 Chương 5: Nghiên cứu lựa chọn giải pháp nâng cao hiệu khoan nổ mìn cho đào lò đá phân lớp, nứt nẻ khu Tràng Khê 5.1 Lựa chọn giải pháp thi công lò đá phân lớp, nứt nẻ khu Tràng Khê .73 5.1.1 Nghiên cứu phân tích điều kiện địa chất lò DV đá V9b mức +30 IIK 137 khu Tràng Khê 75 5.1.2 TÝnh to¸n tiêu khoan nổ mìn cho hộ chiếu 78 5.1.2.1 Lùa chän ®­êng kÝnh thái thuèc (dt) 80 5.1.2.2 §­êng kính lỗ khoan (dK) 80 5.1.2.3 Lượng thuốc nổ đơn vị .80 5.1.2.4 ChiÒu sâu lỗ khoan 80 5.1.2.5 Tính số lỗ mìn gương 82 5.1.2.6 Chi phí thuốc nổ cho chu kỳ đào 85 5.1.2.7 LËp chiÕu khoan nỉ m×n .85 5.1.3 KÕt qu¶ 90 5.2 NhËn xÐt ch­¬ng 91 kết luận kiến nghị .92 Tài liệu tham khảo 95 Danh mục bảng biểu hình vẽ Trang Hình 1.1 Một số phận máy đào lò 13 Hình 1.2 Các công việc chu kỳ thi công lò m¸y "Botter Roadheader" 2 14 Hình 1.3 Máy đào lò ngang trục (a) máy đào lò thẳng trục (b) 16 Hình 1.4 Sơ đồ đào lò b»ng bóa chÌn cỈp bóa 6 17 Hình 1.5 Sơ đồ đào lò dùng nhiỊu cỈp bóa chÌn 6 17 Bảng 2.1 Lưu lượng nước mạng suối phía Bắc 20 Bảng 2.2 Lưu lượng nước m¹ng suèi phÝa Nam 7 21 Bảng 2.3 Tổng hợp tiêu lý đá loại nham thạch 22 Bảng 2.4 Tổng hợp mức độ nứt nẻ khối đá 23 Bảng 2.5 Hàm lượng chất khí, độ chứa khí tự nhiên vỉa than 24 Hình 2.1 Hình dạng vị trí ngã ba ng lũ DV ỏ mc +30 Tràng Khê .25 Hình 2.2 Đặc tính phân lớp, nứt nẻ đá lò DV+ 30 Tràng Khê 25 Hình 2.3 Địa chất gương lò xuyên vỉa 9b mức +30, Tràng khê 26 Hình 2.4 Hình dạng trắc dọc đường lò DV đá mức +30, Tràng Khê 27 Bảng 2.6 Tổng hợp tiêu lý đá loại nham thạch 27 Bảng 2.7 Tổng hợp mức độ nứt nẻ khối đá 28 H×nh 2.5 Hé chiÕu khoan nỉ mìn lò xuyên vỉa 10 Mỏ than Mạo Khê 31 Hình 2.6 Hộ chiếu khoan nổ mìn lò DV đá vỉa 12 Mỏ than Uông Bí 36 Hình 3.1 Sơ đồ phân loại đặc tính nứt nẻ chủ yếu 40 Hình 3.2 Sơ đồ phân loại phương pháp nghiên cứu xác định ảnh hưởng đặc tính nứt nẻ đến tính chất học khối đá.3 .41 Hình 3.3 Các sơ đồ phát triển khe nứt khối đá 43 Hình 3.4 Mối quan hệ hệ số cấu trúc giảm bền kct giá trị 44 Bảng 3.1 Hệ sè cÊu tróc gi¶m bỊn "Kct" 3 .45 Hình 3.5 Mối quan hệ hướng khe nøt vµ hƯ sè thõa tiÕt diƯn 10 49 Hình 3.6 ảnh hưởng nằm mặt phân cách tới phễu nổ 49 Hình 3.7 ảnh hưởng đường phương góc cắm tới phễu nổ 50 Hình 3.8 Khoảng cách hai lỗ m×n 51 H×nh 3.9 ảnh hưởng hệ khe nứt tới mặt biên đường hầm .52 Bảng 3.2 Giá trị hệ số giảm yếu cấu trúc với mật độ khe nứt .53 Bảng 4.1 Các tiêu lý loại đá 62 Bảng 4.2 Đặc tính kỹ thuật máy khoan YT-27 7 .63 H×nh 4.1 Hé chiếu khoan nổ mìn lò xuyên vỉa 9b vỉa 12 mức +30 65 Hình 4.2 Tiết diện đường lò sau nổ mìn 71 Hình 4.3 Tiết diện đường lò lò DV đá +30 khu Tràng Khê 71 Hình 5.1 Địa chất gương lò DV đá mức +30 V9b 74 Hình 5.2 Địa chất lò DV đá V9b mức +30 Tại IIK 137, khu Tràng Khê 74 Bảng 5.1 Hệ số cấu trúc ®¸ fc 2 75 Hình 5.3 Sơ đồ thành lập điều chỉnh chiÕu khoan nỉ m×n 5 78 H×nh 5.4 Hé chiÕu khoan nỉ m×n míi 88 H×nh 5.5 Hé chiÕu khoan nỉ mìn cũ sử dụng 88 Hình 5.6 Biểu đồ tổ chức chu kỳ cho hộ chiếu khoan nổ mìn 88 Bảng 5.6 So sánh hiệu nổ mìn hộ chiếu cũ hộ chiếu 90 Mở ĐầU Tính cấp thiết đề tài Trong trình công nghiệp hóa, đại hóa đất nước nhu cầu tiêu thụ lượng ngày lớn Trong ngành khai thác than đóng vai trò quan trọng Để khai thác than hầm lò công việc phải làm đào đường lò xây dựng sau đào đường lò chuẩn bị Tuy nhiên việc thi công đường lò xây dựng số mỏ than vùng Quảng Ninh nhiều bất cập như: "Các đường lò thường đào qua đá phân lớp, nứt nẻ tính toán hộ chiếu khoan nổ mìn chưa xem xét tính toán đến yếu tố dặc tính phân lớp, nứt nẻ đá dẫn đến hiệu nổ mìn ch­a cao, hÖ sè thõa tiÕt diÖn  = 1,2 -:- 1,3, hệ số sử dụng lỗ mìn thấp = 0,7 -:- 0,82, tốc độ thi công chận khoảng 50 -:- 60 m/tháng" Vậy phải nghiên cứu nâng cao hiệu thi công đường lò đá phân lớp, nứt nẻ số mỏ vùng than Quảng Ninh Mục đích, đối tượng phạm vi nghiên cứu Mục đích nghiên cứu, lựa chọn tính toán hiệu khoan nổ mìn để nâng cao tốc độ đào lò Đối tượng phạm vi nghiên cứu đường lò dọc vỉa đá (đá có đặc tính phân lớp, nứt nẻ) số mỏ vùng than Quảng Nình; đặc biệt đường lò khu Tràng Khê - Tràng Bạch - Đông Triều - Quảng Ninh Nội dung nghiên cứu Đề tài nghiên cứu nâng cao hiệu thi công lò đá phân lớp, nứt nẻ với nội dung chủ yếu sâu vào việc phân tích đánh giá đặc tính phân lớp, nứt nẻ đá từ lựa chọn tính toán tiêu khoan nổ mìn hợp lý để nâng cao tốc độ đào lò Phương pháp nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu nghiên cứu lý thuyết chung đặc tính phân lớp nứt nẻ đá, cách tính toán lập hộ chiếu khoan nổ mìn từ kinh nghiệm thực tế trường đưa lựa chọn tính toán tiêu, thông số đặc tính học đá Từ lựa chọn tính toán hộ chiếu khoan nỉ m×n tèi ­u ý nghÜa khoa häc thực tiễn Đề tài có ý nghĩa khoa học cao phù hợp với thực tiễn từ thực tế trường kết hợp với lý thuyến chung tác giả đà nghiên cứu, phân tích, tính toán lựa chọn tiêu khoan nổ mìn tối ưu Từ áp dụng hộ chiếu khoan nổ mìn vào thực tế nâng cao hiệu khoan nổ mìn, đẩy nhanh tốc độ đào lò Cấu trúc luận văn Nội dung luận văn gồm chương Lời cảm ơn Từ yêu cầu cấp thiết việc đào lò xây dựng bản; sau thời gian học tập Trường Đại học Mỏ - Địa chất, sau thời giam làm việc tìm hiểu việc thi công đường lò xây dựng Mỏ than Hồng Thái, Mỏ than Uông Bí, Mỏ than Mạo Khê, đặc biệt hướng dẫn tận tình thầy TS Đặng Trung Thành, đà hoàn thành luận văn với đề tài: "Nghiên cứu nâng cao hiệu thi công lò đá phân lớp, nứt nẻ khu Tràng Khê - Tràng Bạch - Đông Triều - Quảng Ninh" Tôi xin chân thành cảm ơn hướng dẫn nhiệt tình thầy TS Đặng Trung Thành, cảm ơn thầy cô khoa xây dựng Công trình ngầm Mỏ - Trường Đại học Mỏ Địa Chất, cám ơn Công ty than Hồng Thái, Công ty than Mạo Khê Công ty than Uông Bí đà tạo điều kiện giúp hoàn thành luận văn chương 1: tổng quan phương pháp thi công công trình ngầm mỏ 1.1 Tổng quan phương pháp thi công công trình ngầm má HiƯn ë trªn thÕ giíi cịng nh­ ë Việt Nam công tác thi công đào lò đá nhiều phương pháp Để lựa chọn phương pháp thi công hợp lý phải dựa vào nhiều yếu tố (điều kiện địa chất, lực kinh tế trình độ tay nghề người thợ, mục đích yêu cầu đường lò cần đào v.v ) Sau số phương pháp thi công đào lò đá sử dụng phổ biến: + Phương pháp đào lò khoan nổ mìn; + Phương pháp đào lò máy: Đào lò máy liên hợp; đào lò phương pháp áo (NATM), phương pháp giới hóa (TBM, SM) v.v ; + Đào lò búa chèn (khi gặp đất đá mềm yếu f = 13) Trong điều kiện địa chất phức tạp thi công công trình ngầm phương pháp thi công thông thường người ta bắt buộc phải thi công công trình ngầm phương pháp kết hợp với số biện pháp đặc biệt như: + Đóng băng nhân tạo; + Hạ mực nước ngầm trước thi công; + Phương pháp giÕng (èng) ch×m; + Cäc cõ, (t­êng cõ) tiÕn tr­íc; + Thi công phần; + Dùng bơm ép vật liệu gia cố trước đá cứng, có tính nứt nẻ 1.1.1 Tổng quan phương pháp đào lò đá khoan nổ mìn Trong công tác nổ mìn để đạt hiệu tối ưu có nhiều cách khác để điều khiển lượng nổ vào nhiệm vụ công tác nổ vào dấu hiệu khác tiến hành phân loại phương pháp nổ mìn: 81 chức công tác, tiến độ đào lò theo yêu cầu độ sâu bố trí đường lò coi chiều sâu lỗ mìn tiêu kinh tế kỹ thuật Ta xác định chiều sâu lỗ mìn theo cách sau: Theo phương pháp nổ mìn tạo biên Baron chiều sâu lỗ mìn xác định phải đảm bảo khoảng nổ nguyên lần chiều dài b­íc chèng: l1  n.L  ; ( m) (5.7) Trong ®ã: n - sè b­íc chèng nỉ ra, n = - hệ số sử dụng lỗ mìn  = 0,85 L - chiỊu dµi b­íc chèng ®èi víi ®­êng lß ®ang thiÕt kÕ sư dơng chèng chống neo chất dẻo cốt thép kết hợp với bê tông phun với tiên độ theo tiến dộ gương đào cách gương đào từ m l1  1x  2,3; (m) 0,85 (5.8) *) Tiến độ nổ theo yếu tố hình học phương pháp đột phá Trong thực tế phá vỡ đá với chiều sâu cách gương, sâu bên khối đá dễ phá hủy đẩy đá ra, trường hợp nạp nhiều thuốc nổ dẫn đến phá hủy khối đá xung quanh công trình mạnh Tiến độ nổ trước hÕt phơ thc vµo chiỊu cao vµ chiỊu réng cđa đường lò đào, giá tri kích thước nhỏ có tính định,để đảm bảo không gây phá vỡ tiết diện đào Như Hình 4.15 với giả thiết góc nổ tiêu chuẩn có đạt 900, xác định sơ tiến độ nổ theo biÓu thøc: L0  w  d 3,57   1,78; m 2 Trong ®ã: L0 - tiÕn độ nổ mìn; w - đường kháng (5.9) 82 d - chiều rộng vùng nổ mìn d W *) Chiều sâu lỗ mìn xác định theo tốc độ đào lò yêu cầu: l2 V yc Tck T 26. ; ( m) (5.10) Trong ®ã: Vyc - tốc độ đào lò yêu cầu, Vyc = 80 (m/tháng) Tck - Thời gian chu kỳ đào chống 26 số ngày làm việc tháng - hệ số sử dụng lỗ mìn, = 0,85 l2 80.12  1,8; ( m) 24.26.0,85 (5.11) + ChiỊu s©u lỗ mìn lấy theo kinh nghiệm, gương đào lò DV + 30 V9b dùng máy khoan YT-28, điều kiện địa chất độ cứng f = 8, đá phân lớp nứt nẻ mạnh, sau số lần thử nghiệm với đường lò đá dùng khoan tay YT28 chiều sâu lỗ mìn từ m so sánh tiêu kinh tế kỹ thuật chọn chiều sâu lỗ mìn hiệu l3: 1,5 m Từ điều kiện chọn chiều sâu lỗ mìn l = 1,5 m hợp lý 5.1.2.5 Tính số lỗ mìn gương Để nâng cao chất lượng khoan nổ mìn, ta áp dụng biện pháp khoan nổ mìn tạo biên Theo giáo sư N.M Pocrovxki lỗ mìn gương chia làm ba nhóm Nhóm lỗ mìn đột phá, nhóm lỗ mìn phá nhóm lỗ mìn tạo biên Do tổng số lỗ mìn gương xác định cụ thể nh­ sau: 83 N = NR,T + NB + (lỗ) (5.12) Trong đó: Nr,t - tổng số lỗ mìn đột phá Nb - tổng số lỗ mìn biên - lỗ mìn tạo rÃnh nước * Với Nb= PB lỗ b (5.13) đây: B - chiều rộng vòng biên, B = 3.2 m P - chu vi vòng biên, P = 11,3 m b - khoảng cách lỗ mìn biên b = m.Wb - Đầu tiên xác định đường kháng vòng biên vòng đột phá Wb ab b (m) qb m (5.14) Trong đó: Wb - Khoảng cách vòng biên vòng đột phá ab - Hệ số nạp thuốc cho lỗ mìn tạo biên, Theo G.S Mindel E.O cho r»ng, ®­êng kÝnh thái thái thc nỉ 32 mm, hệ số nạp thuốc tối ưu b»ng 0,6  0,7, chän ab = 0,6 1 b - Lượng thuốc nổ nạp bình quân m dài cho lỗ mìn biên tính theo công thức: b = 0,785.dt2..ab.k1 (kg/m) (5.15) đây: k1 - hệ số nèn chặt thỏi thuốc phụ thuộc vào hệ số công nổ e e k1 = 0,625, nÕu e  th× k1 = 0,5 Do e = 1,19 lên k1 = 0,625 dt - đường kÝnh thái thuèc, dt = 32 mm = 0,032 m ab - hệ số nạp thuốc cho lỗ mìn biên ab = 0,6 84  - mËt ®é thc nỉ thái thuèc,  = 1100 kg/m3 Thay c¸c gi¸ trị ta được: b = 0,785(.0,032)2.1100.0,6.0,625 = 0,33 kg/m qb - tiêu thuốc nổ nhóm lỗ mìn biên, qb = b.lb qb = 0,33.1,5 = 0,56 Wb  0,6.0,33 = 0,632 0,632.1 m - hƯ sè gÇn, m = Thay số vào ta khảng cách lỗ mìn biên: b b = 1.0,632 = 0,632 m Với giá trị: B = 3,27 m, P = 11,3 m, b = 0,632 m ta số lỗ mìn biên Nb= 11,3 3,27 = 13,7 chọn Nb = 14 lỗ 0,632 *) Tổng số lỗ mìn đột phá, phá lỗ mìn xác dịnh theo công thức Nđf,f,n = q.S d N b (lỗ) (5.16) Trong đó: q - lượng thuốc nổ đơn vị q = 2,03 kg/m3 Sđ - diện tích gương đào Sđ = 9,5 m2 Nb - số lỗ mìn biên Nb = 14 - lượng thuốc nạp bình quân 1m chiều dài lỗ mìn biên = b = 0,33 (kg/m) - lượng thuốc nổ nạp bình quân 1m chiều dài lỗ mìn đột phá, phá tính theo công thức: = 0,785.dt2..af.kn (kg/m) đây: k1 - hệ số nèn chặt thỏi thuốc phụ thuộc vào hệ số công nổ e e k1 = 0,625, nÕu e  th× k1 = 0,5 Do e = 1,19 lªn k1 = 0,625 85 dt - ®­êng kÝnh thái thuèc, dt = 32 mm = 0,032 m af - hƯ sè n¹p thc, af = 0,7  - mËt ®é thc nỉ thái thc, = 1100 kg/m3 Với giá trị k1 = 0,625, dt = 0,032 m, af = 0,7,  = 1130 kg/m3 ta được: = 0,785.(0,032) 1130.0,7.0,625 = 0,5 kg/m Với giá trị: q = 2,03 kg/m3, Sđ = 9,5 m2, Nb = 14 lỗ, = 0,5 kg/m, = 0,33 kg/m, ta được: Nđf,f,n = 2,03.9,5  14.0,33 = 29,33 0,5 LÊy N®f,f,n = 29 lỗ Vậy tổng số lỗ mìn gương lò N = NR,T + NB + = 14 + 29 + = 44 lỗ 5.1.2.6 Chi phí thuốc nổ cho chu kỳ đào Q = q.Sđ l (kg) (5.17) Trong đó: q - lượng thuốc nổ đơn vị, q = 2,03 kg/m3 Sđ - Diện tích gương đào, Sđ = 9,5 m2 l - Chiều sâu lỗ mìn, l = 1,5 m Q = 2,03.9,5.1,5 = 29 kg 5.1.2.7 LËp chiÕu khoan nỉ m×n Sau tÝnh toán tiêu khoan nổ mìn theo sở lý thuyết ta tiến hành lập sơ đồ bố trí lỗ mìn Từ sở lý thuyết đà tính toán tiêu khoan nổ mìn lượng thuốc nổ đơn vị, số lượng lỗ mìn, chiều sâu lỗ mìn Theo kinh nghiệm thực tế với điều kiện địa chất thực tế gương đào đà nêu mục 5.1.1 tác giả nhận thấy số vấn đề ảnh hưởng đến tiêu khoan nổ mìn khu Tràng Khê sau: Như đà nêu mục 3.1 sở lý thuyết tính toán hộ chiếu khoan nổ mìn đặc tính phân lớp nứt nẻ đá ảnh hưởng lớn tới hiệu khoan nổ mìn đá bị phân lớp nứt nẻ đẫn đến lực liên kết khối đá mặt 86 phân lớp nhỏ so với đá đồng Có thể kể đến ảnh hưởng khối đá bị phân lớp, nứt nẻ ảnh hưởng tới hiệu khoan nổ mìn sau: + Hình dạng phễu nổ thay đổi khối đá bị phân lớp, nứt nẻ góc hợp gương đào với mặt phân lớp thay đổi Hình 3.6 + Hình dạng tiết diện biên đường lò tạo nổ mìn phụ thuộc lớn vào cường độ khoảng cách khe nứt Phương pháp nổ mìn tạo biên phải tính toán chi tiết thông số lỗ mìn biên điều kiện đá bị phân lớp, nứt nẻ + Vị trí, hướng chiều sâu lỗ mìn đột phá, phá biên thay đổi cho hợp lý để vị trí lỗ mìn không nằm mặt phân lớp Vì khoảng cách lỗ mìn biên, hướng thay đổi so với tính toán; vị trí vòng đột phá thay đổi (không thiết lúc phải bố trí vòng đột phá 1/ chiều cao đường lò từ lên) Từ sở lý thuyết, sở tính toán, kinh nghiệm thực tế điều kiện địa chất thực tế lò DV đá mức +30 V9b IIK 137 tác giả đề xuất hộ chiếu khoan nỉ m×n nh­ sau Hé chiÕu khoan nỉ m×n míi tính toán theo lý thuyết chung; lập sơ đồ bố trí lỗ mìn điều kiện thực tế đá bị phân lớp, nứt nẻ lên phải điều chỉnh số tiêu khoan nổ cho phù hợp với thực tế, vị trí lỗ khoan trùng với mặt phân lớp phải bố trí lại vị trí lỗ mìn không trùng với bề mặt phân lớp hướng lỗ mìn song song với hướng khe nứt hiệu nổ mìn cao hơn; lớp đá có ®é cøng nhá h¬n so víi thiÕt kÕ cã thĨ giảm lượng thuốc nổ, lớp đá có độ cứng lơn so với thiết kế tăng thêm lượng thuốc nổ Tuy nhiên để khống chế số lỗ mìn lượng thuốc nổ theo tính toán tổng số lỗ mìn tổng lượng thuốc nổ không lớn so víi tÝnh to¸n theo lý thut Hé chiÕu khoan nổ mìn lập đưa vào khoan nổ mìn thử nghiệm theo sơ đồ nguyên lý hình 5.3 chu kỳ khoan nổ mìn xong phải kiểm tra hiệu 87 nổ, đánh giá hiệu tiêu phân tích cở sở thực tế lý thuyết để lập lại hộ chiếu Sau lần lập hộ chiếu nổ mìn thử nghiệm tác giả đà đưa hộ chiếu khoan nổ mìn hợp lý với tiêu sau: + Nhóm lỗ mìn đột phá bố trí lớp đá số (theo hình 5.1) có độ cứng f = hiệu lớp đá số có độ cứng f = nằm gần đường biên lên bố trí lỗ mìn đột phá lớp được, lớp đá lại có độ cứng lớn độ dầy lớp nhỏ Nhóm lỗ mìn đột phá gồm lỗ (1 4) bố trí theo dạng nêm chéo phù hợp với đá phân lớp, nứt nẻ Khoảng cách lỗ mìn vòng độ phá 0,6 m (Hình 5.3) + Nhóm lỗ mìn phá bố trí tùy thuộc vào độ cứng chiều dầy lớp mà bố trí số lỗ mìn lượng thuốc nổ phù hợp; tổng số lỗ mìn tổng lượng thuốc lỗ mìn phá phải nhỏ so với tính toán (Hình 5.3) + Nhóm lỗ mìn biên: theo điều kiện địa chất thực tế chia nhóm lỗ mìn biên làm nhóm Nhóm 1: Nhóm lỗ mìn biên gần gồm lỗ mìn số 30, 31, 43 Nhóm gần với lò lên ảnh hưởng nổ mìn đến biên nhỏ nhÊt so víi nhãm 2, 3; vµ n»m líp đất đá có độ cứng f = f = 9, bố trí lượng thuốc nổ 0,5 kg/lỗ Nhóm 2: Nhóm lỗ mìn biên vùng bên phải gương đào gồm lỗ mìn số 32 35 Nhóm nằm lớp đá có f = 9; góc hợp đường nối hai lỗ mìn với hướng khe nứt tiến gần đến 900, ảnh hưởng nổ mìn đến hệ khe nứt nhỏ Bố trí vị trí lỗ mìn gần đường biên thiết kế nhất, lượng thuốc nổ lỗ mìn 0,4 kg/lỗ; Nhóm 3: Nhóm lỗ mìn biên vùng bên trái gương đào gồm lỗ mìn số 36 42 Nhóm nằm lớp đá có độ cứng nhỏ f = 6, góc hợp đường nối hai lỗ mìn víi h­íng cđa khe nøt β = 380  480 , ảnh hưởng nổ mìn đến hệ khe nứt lµ lín nhÊt, (HƯ sè thõa tiÕt diƯn vïng nµy lớn nhất) Bố trí 88 lỗ khoan số 38, 40 lỗ khoan trống (không nạp thuốc) , lỗ lại nạp lượng thuốc nổ 0,2 kg/lỗ Hộ chiếu khoan nổ mìn đạt hiệu cao hộ chiếu cũ với tiêu sau: + HÖ sè thõa tiÕt diÖn  = 1,07; + HÖ số sử dụng lỗ mìn = 0,85; + Giảm lượng thuốc nổ đơn vị so với hộ chiếu cũ (q = 2,03 kg/m3); + Giảm đáng kể ảnh hưởng nổ mìn đến biên đường lò (theo quan sát cậy om biên lò đá bị tróc vỡ hơn); + Tốc độ thi công nhanh hộ chiếu cũ (1,3 m/ca) - Tuy nhiên đà tính toán lựa chọn hộ chiếu khoan nổ mìn tối ưu hộ chiếu tồn tại: + Hộ chiếu khoan nổ mìn phức tạp hộ chiếu cũ lên thi công phải hướng dẫn chi tiết cho công nhân lỗ khoan (về vị trí lỗ khoan, chiều sâu lỗ khoan, hướng lỗ khoan, lượng thuốc nạp cho lỗ) + Hộ chiếu khoan nổ mìn áp dụng cho điều kiện địa chất cố định Khi điều kiện địa chất (cường độ nứt nẻ thay đổi, khoảng cách khe nứt thay đổi) lại phải tính toán lập lại chiÕu khoan nỉ m×n míi 89 334 29 48 ° 48 ° II 521 396 438 527 16 ° 34 7,8 30,31 81 13 33 29,32 5,17,11 A N= 44 36 35,3734,38 15 39 33 16,18 17,19 14 40 32 13 20 41 1,12 11 10 31 86 42 4,8 ° 3,21 5,30 43 6,22 23,24,25,26 ,27,28,29 ° 44 B C Ghi chó A - ChiỊu dµi nap thc B - Chiều dài nạp bua C - Chiều sâu lỗ m×n - Thc nỉ NTLT - Bua m×n - Kíp nổ vi sai - Dây điện 44 bảng tiêu KHoan nổ mìn 79 STT Tên tiêu Địa chất gương đào - Bột kết f = 9, C réng L = 0,5 m - C¸t kÕt f = 7, C.réng L = 0,85 m - C¸t kÕt f = 7, C.réng L = 0,35 m - Bét kÕt f = 9, C.réng L = 0,9 m - C¸t kÕt f = 7, C réng L = 0,5 m - SÐt kÕt f = 5, C.réng L = 0,4 m - Bét kÕt f = 9, C.réng L = 0,95 m 44 26 27 35 14 28 36 20 23,42,43 41 40 22,39 21 37 19 18 25 38 24 1700 1500 1300 ° 86 ° 81 9,10,12,15 3570 MC: I-I TL: 1/50 354 276 401 313 225 318 225 358 317 201 168 203 207 Cấu trúc lỗ mìn 600 1300 1500 1700 3570 606 289 44 519 79 Đơn vị Kí hiệu Số lượng Diện tích đào Diện tich sư dơng m2 S® 9,5 m2 HƯ sè kiên cố đá Số mét khoan chu kú L­ỵng thc nỉ chu kú Sè kÝp næ cho chu kú m Kg Ssd f 8,9 -:- Ghi chó 69 29 44 C¸i Bảng lý lịch lỗ mìn Nổ lò dọc vỉa đá +30 V9b khu TKII STT Nhóm lỗ mìn Số hiệu lỗ mìn Đột phá -:- Phá lớp đá 5,6,19,20 Phá lớp đá 7,9,10,11,17,18 8,12,16 Phá lớp đá Phá lớp đá 13,14,15 Phá lớp đá 2,3 21,22 NỊn, r·nh n­íc 23 -:- 29,44 Biªn 30, 31, 43 Biªn 32 -:- 35 Biªn 36 -:- 42 Tỉng số Số lựơng lỗ mìn (lỗ) Chiều dài lỗ mìn (mm) 4 3 44 1750 1550 1550 1550 1550 1550 1550 1550 1550 1550 69000 Góc nghiêng (độ) Lượng thuốc (kg) I-I II-II 86 - 86 - 80 81 81 81 90 79 79 79 Số lựơng kíp Loại kíp Thứ tự Cho lỗ Tổng Cho lỗ Tổng vi sai (ms) nỉ m×n 1,1 0,9 0,7 0,5 0,8 0,7 0,8 0,5 0,4 0,3 4,4 3,6 4,2 1,5 2,4 1,4 6,4 1,5 1,6 2,1 34 1 1 1 1 4 3 00%0 Chiều dài Loại thuốc Sơ đồ Máy Loại bua nổ đấu kíp nổ mìn Bua (m) I IIK137 Lò dọc vỉa đá mức +30 V9b cánh Tây khu Tràng Khê 30 28 27 2920 491 442 26 25 31 10 24 457 32 11 60 21 22 23 13 12 42 43 33 14 255 172 155 207 229 258 266 303 20 41 16 17 198 316 18 2 43 15 Sơ đồ ®Êu kÝp MC: II-II TL: 1/50 457 35 34 19 40 I 36 37 38 39 2920 60 35 633 457 360 Địa chất gương đào - Bột kết f = 9, C réng L = 0,5 m - C¸t kÕt f = 7, C.réng L = 0,85 m - C¸t kÕt f = 7, C.réng L = 0,35 m - Bét kÕt f = 9, C.réng L = 0,9 m - C¸t kÕt f = 7, C réng L = 0,5 m - SÐt kÕt f = 5, C.réng L = 0,4 m - Bét kÕt f = 9, C.réng L = 0,95 m 413 II Sơ đồ bố trí lỗ mìn I 297 35 281 Địa chất gương đào lò DV đá mức + 30 V9b IIK 137 A B C D Lò xuyên vỉa đá mức +30 V9b-V12 TKII Ghi A : vị trí gương nổ mìn ( ) B : Vị trí điểm hoả (B - A > 200 m ) C : Vị trí gác mìn (C - A > 210m ) D : Vị trí tránh mìn (D -A > 220m ) II 25%0 50%0 50%0 50%0 Nạp đầy Nối tiếp NTLĐ cát MFB 100 Sét pha III IV IV 29 H×nh 5.3 Hé chiÕu khoan nỉ m×n míi Hình 5.4 Biểu đồ tổ chức chu kỳ cho hộ chiếu khoan nổ mìn biểu đồ tổ chức chu kỳ bố trí nhân lực đào chống lò Dọc vỉa đá mức +30 lò DV đá 9B khu Tràng Khê III STT Tên công việc Đơn vị Khối lượng Nh©n lùc Thêi gian Ca Ca Ca (phót) 15 6 125 (4) (4) 45 (2) (2) 45 (6) (6) (6) 15 (8) (8) (8) 50 - - (8) (8) (8) 30 m/lỗ 10,5/7 - - Định vị khoan lỗ mìn m 78 Nạp, nổ mìn, thông gió lỗ 44 (4) Gác mìn - - (2) Cậy om đưa gương vào trạng thái an toàn - - Xúc bốc vận tải phần khối lượng đất đá gương m3 Thêi gian nghØ gi÷a ca Giao ca Định vị, khoan lỗ neo xiết lỗ neo Xúc bốc vận tải hết phần khối lượng đất đá lại gương 8 (6) (6) (6) 95 m3 (8) (8) (8) 30 10 V/c vật liệu lắp đặt cống nước (v/c cự li bắn mìn) - - 2 - 11 Lắp đặt đường sắt, vệ sinh công nghiệp - - (8) (8) (8) 15 Ca 1,2,3 90 5.1.3 KÕt qu¶ Sau tìm hiểu thực tế nghiên cứu lựa chọn tính toán hộ chiếu khoan nổ mìn đá phân lớp nứt nẻ khu Tràng Khê đà báo cáo với Công ty Than Hồng thái đề xuất thiết kế lại hộ chiếu khoan nổ mìn hợp lý Vào ca ngày 28 tháng 12 năm 2014 đồng ý Công ty Than Hồng Thái đà tiến hành nổ mìn thử nghiệm đường lò DV đá mức + 30 V9b IIK 137 Từ kết nổ mìn thử nghiệm hộ chiếu khoan nổ mìn kết nổ mìn theo hộ chiếu cũ ta có bảng so sánh hiệu nổ mìn bảng 5.6 Bảng 5.6 So sánh hiệu nổ mìn hộ chiếu cũ hộ chiếu ST Các tiêu khoan nổ T Diện tích ®µo thùc tÕ Hé chiÕu thùc tÕ sư dơng Hé chiếu thiết kế 11,4 10,2 Kí hiệu, đơn vị S®, m2 HƯ sè thõa tiÕt diƯn 1,2 1,07 Hệ số sử dụng lỗ mìn 0,8 0,85 Khối lượng đá nổ chu kỳ 14,82 16,9 m3 TiÕn ®é cho chu kú 1,275 m/chu kú Thêi gian cho chu kỳ 1 Tk ,ca chiều sâu lỗ khoan 1,3 1,5 , m Đường kính lỗ khoan 36 36 dk ,mm Lượng thuốc nổ đơn vị 1,67 2,03 q, kg/m3 10 Chi phÝ thuèc næ cho chu kú 17,5 28,3 Q, kg 11 Chi phÝ kÝp ®iƯn cho chu kú 32 42 c¸i 12 Sè lỗ mìn cho chu kỳ 38 44 N, lỗ 42,6 69 m 0,1x 40x50 0,1x130x40 cm (1) (2) - 13 Sè met khoan cho chu kú 14 Cì hạt sau nổ mìn 15 ảnh hưởng nổ mìn đến CTN 91 (1) - ảnh hưởng nổ mìn đến biên công trình khoan nổ mìn theo hộ chiếu cũ Sau nổ mìn xong tiến hành cậy om quan sát biên công trình thấy đường biên thực tế cách xa đường biên thiết kế (hệ số thừa tiết diện = 1,2) Phần đá nằm biên công trình có cường độ nứt nẻ tăng số lượng độ mở khe nứt, có nhiều khối nêm trượt có xu hướng rơi khỏi biên công trình, phải cậy om triệt để (2) - ảnh hưởng nổ mìn đến biên công trình khoan nổ mìn theo hộ chiếu Sau nổ mìn xong tiến hành cậy om quan sát biên công trình thấy đường biên thực tế tương đối gần với đường biên thiết kế (hệ số thừa tiết diện = 1,07) Phần đá nằm biên công trình có cường độ nứt nẻ có tăng số lượng độ mở khe nứt nổ mìn hộ chiếu cũ 5.2 Nhận xét chương Sau phân tích, tính toán hệ số gương đào lò DV đá V9b mức +30 qua đá phân lớp nứt nẻ ta bắt đầu thiết hộ chiếu khoan nổ mìn Kết hộ chiếu khoan nổ mìn thể qua bảng 5.6 So sánh kết nổ mìn hộ chiếu cũ hộ chiếu thiết kế Từ số liệu đà chứng minh việc lựa chọn phương pháp khoan nổ mìn theo hộ chiếu đạt hiệu cao hộ chiếu cũ hiệu khoan nổ mìn phương pháp đà đến gần hiệu tối ưu phương pháp khoan nổ mìn đá phân lớp, nứt nẻ 92 kết luận kiến nghị Quá trình làm luận văn với đề tài: Nghiên cứu nâng cao hiệu thi công lò đá phân lớp, nứt nẻ khu Tràng Khê - Tràng Bạch - Đông Triều - Quảng Ninh đà nghiên cứu tìm hiểu số vấn đề sau: + Các phương pháp thi công đào lò Bao gồm nhiều phương pháp thi công khoan nổ mìn, thi công máy đào lò, thi công búa chèn v.v Tuy nhiên số mỏ vùng than Quảng Ninh sử dụng chủ yếu phương pháp phá vỡ đất đá khoan nổ mìn kết hợp với chống giữ nhiều loại vật liệu khác + Hiện trạng vấn đề tồn hộ chiếu khoan nổ mìn mỏ than Quảng Ninh chưa dạt hiệu cao Do chưa xem xét đánh giá hết đến yếu tố ảnh hưởng hộ chiếu khoan nổ mìn + Phân tích yếu tố ảnh hưởng đến hiệu khoan nổ mìn yếu tố địa chất gồm đặc tính học đá, đặc tính phân lớp, nứt nẻ, địa chất thủy văn, địa chất công trình, yếu tố lựa chọn sử dụng thiết bị khoan, yếu tè c«ng nghƯ, u tè ng­êi v.v ) + Phân tích, lựa chọn tính toán hộ chiếu khoan nổ mìn dựa theo yếu tố ảnh hưởng đến hiệu khoan nổ mìn Để tính toán tiêu khoan nổ mìn xác liệu đầu vào cần tiết xác phải xem xét kỹ yếu tố ảnh hưởng đến khoan nổ mìn Trong công thức tính toán tiêu khoan nổ mìn có sử dụng nhiều hệ số f - độ cứng đất đá, fc - Hệ số cấu trúc đá gương lò, v - Hệ số sức cản đá, LK - độ dài đường biên thực tế tuyến hầm, - giá trị hệ số giảm yêu cấu trúc với mật độ khe nứt) phải phân tích lựa chọn hệ số cho phù hợp với điều kiện thực tế để tính toán tiêu khoan nổ cho xác Sau tính toán lập hộ chiếu khoan nổ mìn tối ưu thi công tác thi công theo hộ chiếu đặc biệt quan trọng, thực 93 tế thi công đường lò không gian chật hẹp, nhiều khí bụi lên công nhân thường chưa thực hết trình tự bước thiết kế * Do thời gian có hạn, thiếu kinh nghiệm thực tế giới hạn luận văn lên luận văn số vấn đề tác giả nghiên cứu tiếp: + Lập phần mềm tính toán hộ chiếu khoan nổ mìn, với thông số đầu vào yếu tố ảnh hưởng tới hiệu khoan nổ mìn (điều kiện địa chất bao gồm tiêu lý đất đá, cường độ nứt nẻ đá, yếu tố nước ngầm, địa chất thủy văn, địa chất công trình; thiết bị khoan, máy xúc v.v ) kết phần mềm công nghệ thi công, tiêu khoan nổ mìn hộ chiếu khoan nổ mìn + Nghiên cứu lựa chọn lại sơ đồ đào lò để chọn vị trí đường lò qua lớp đất đá ổn định để thuận tiện cho công tác thi công nâng cao hiệu khoan nổ đạt giá trị tối ưu + Bố trí lại trình tự thi công, huấn luyện bổ xung kiến thức cho cán bộ, công nhân chất khối đá phân lớp, nứt nẻ cách tính hộ chiếu khoan nổ mìn để điều kiện địa chất thay đổi, cán công nhân hiểu chất thay đổi để đưa giải pháp hợp thi công nhanh hiệu nhất; không gây ách tắc sản xuất + Nghiên cứu, lựa chọn công nghệ thi công áp dụng cho đào lò đá mỏ than Hồng Thái mỏ than khác cho phù hợp với điều kiện lực kinh tế mỏ, phù hợp với điều kiện địa chất mỏ để nâng cao hiệu thi công đào lò đá Trong đề tài "Nghiên cứu nâng cao hiệu phương pháp đào lò đá phân lớp, nứt nẻ khu Tràng Khê - Tràng Bạch - Đông Triều - Quảng Ninh" đà cố gắng học hỏi vỊ kiÕn thøc cịng nh­ tÝch lịy kinh nghiƯm thùc tế đặc biệt phân tích, lựa chọn tính toán yếu tố ảnh hưởng đến hiệu khoan nổ mìn đá phân lớp, nứt nẻ Tuy nhiên kiến thức có hạn, kinh nghiệm thực tế thiếu đặc biệt số yêu tố ảnh hưởng 94 đến hiệu khoan nổ mìn phức tạp phải nội suy thực nghiệm lên chưa có thời gian nghiên cứu chi tiết tiêu khoan nổ mìn Tối mong nhận góp ý thầy bạn đồng nghiệp Cuối xin chân thành cảm ơn hướng dẫn nhiệt tình thầy TS Đặng Trung Thành, cảm ơn thầy cô khoa xây dựng Công trình ngầm Mỏ - Trường Đại học Mỏ Địa Chất / 95 Tài liệu tham khảo Đào Văn Canh, Báo cáo tổng kết công trình, Nghiên cứu xác định hệ số thừa tiết diện hầm gian máy, gian biến thế, giếng nghiêng, giếng đứng, giếng khe Van, hầm giao thông, hầm dẫn nước tuyến lượng thủy điện IALY Nguyễn Văn Đước, Võ Trọng Hùng (1997), Công nghệ xây dựng công trình ngầm, tập 1, Nhà xuất Giao thông vận tải Võ Trọng Hùng (2012), Bài giảng học đá, Trường Đại học Mỏ Địa Chất Phạm Như Tâm (2006), Đồ án tốt nghiệp, Nghiên cứu biện pháp nâng cao hiệu khoan nỏ mìn Mỏ than Hà Lầm, Ngành xây dựng công trình ngần mỏ, trường Đại học Mỏ Địa Chất Nguyễn Tất Thành (2010), Đồ án tốt nghiệp, Nghiên cứu giải pháp khoan nổ mìn để nâng cao tốc độ đào giếng nghiêng thông gió khe chàm mức +32 -112, Trường Đại học Mỏ Địa Chất Đặng Trung Thành, Bài giảng Đào chống lò, Trường Đại học Mỏ địa chất Tài liệu Công ty than Hồng Thái - TKV Tài liệu Công ty than Uông Bí - TKV Tài liệu Công ty than Mạo Khê - TKV 10 Nguyễn Văn Quyển Dự báo, phòng ngừa, khắc phục tai biến kỹ thuật xây dựng công trình ngầm Bài giảng cao học Đại học Mỏ - §Þa chÊt 11 S.Paul Singh, PetSSer Xavier, Causes, impact and control of overbreack in undergound excavation; Tunnelling and Undergound Space Technology ... công lò đá phân lớp nứt nẻ khu Tràng Khê 66 4.3.1 Hiện trạng trình tự thực tế thi công lò đá phân lớp, nứt nẻ khu Tràng Khê 66 4.3.2 Các vấn đề tồn thi công lò đá phân lớp, nứt nẻ. .. đường lò khu Tràng Khê - Tràng Bạch - Đông Triều - Quảng Ninh Nội dung nghiên cứu Đề tài nghiên cứu nâng cao hiệu thi công lò đá phân lớp, nứt nẻ với nội dung chủ yếu sâu vào việc phân tích đánh... pháp thi công lò đá phân lớp nứt nẻ khu Tràng Khê 63 4.2.2 C¸c vÊn đề tồn biện pháp thi công lò đá phân lớp nứt nẻ khu Tràng Khê .65 4.3 Hiện trạng vấn đề tồn thực tế thi công