Thiết kế chống lò xuyên vỉa 6-7 trong đá bột kết bằng neo bê tông cốt thép tại mỏ than Thành Công Công ty than Hòn Gai - Vinacomin

THIẾT KẾ CHỐNG LÕ XUYÊN VỈA 6-7 TRONG ĐÁ<br /> BỘT KẾT BẰNG NEO BÊ TÔNG CỐT THÉP TẠI MỎ THAN<br /> THÀNH CÔNG CÔNG TY THAN HÒN GAI - VINACOMIN<br /> <br /> NGÔ DOÃN HÀO*<br /> <br /> <br /> Design drift support by cement grouted rock bolts for the drift N06-7 in<br /> siltstone at the ThanhCong coal mine of the HonGai coal company -<br /> Vinacomin<br /> Abstract: The flexible dimension support, made of SVP17 steel style for the<br /> drift N06-7 at the ThanhCong coal mine of the HonGai coal company -<br /> Vinacomin was designed. The drift excavation shows that in the siltstone<br /> rock and in the underground water condition can use an active support<br /> structure and cement grouted rock bolts for the drift N06-7 at Thanh Cong<br /> coal mine was designed. The research resut in in-situ condition<br /> contributed to reduce the excavation cost of drift N06-7 and raise the effect<br /> of of the company’s investment.<br /> <br /> 1. ĐẶT VẤN ĐỀ * thẳng đứng. Theo thiết kế, kết cấu chống của<br /> Trong những năm gần đây mỏ than Thành mỏ là kết cấu linh hoạt kích thƣớc, chế tạo từ<br /> Công - Công ty than Hòn Gai đã không ngừng thép SVP17, chèn lò bằng tấm chèn bê tông cốt<br /> mở rộng diện và độ sâu khai thác. Chính vì thép, chiều cao đào 3250mm và chiều rộng đào<br /> vậy, số mét lò xây dựng cơ bản và lò chuẩn bị 281mm. Theo [2], lò xuyên vỉa 6-7 đào qua đất<br /> không ngừng tăng. Tổng chi phí đầu tƣ xây đá bột kết, sạn kết và cát kết và bột kết là chủ<br /> dựng cơ bản phụ thuộc rất lớn vào giá thành yếu. Bột kết có mầu xám sáng đến xám tro, các<br /> đào, chống lò. Tùy thuộc vào các điều kiện cụ vết nứt gần nhƣ vuông góc với mặt phân lớp.<br /> thể, có thể áp dụng 2 loại hình kết cấu chống Thế nằm của lớp: 270  690, thế nằm của khe<br /> là: kết cấu chống bị động và kết cấu chống chủ nứt: 160  150, mật độ khr nứt 7-9/m với bề<br /> động. Do vậy, việc lựa chọn và thiết kế một mặt thƣờng là sét mịn dẻo có chứa oxit sắt.<br /> kết cấu chống phù hợp cho các đƣờng lò trong Trọng lƣợng thể tích 26,2 KN/m3, độ ẩm tự<br /> những điều kiện cụ thể là hết sức cần thiết,<br /> nhiên 0,48, độ bền nén 50 MPa, độ bền kéo<br /> không những góp phần làm tăng độ bền vững,<br /> 3,9 MPa, góc ma sát trong 400. Khảo sát hiện<br /> độ ổn định cho công trình, mà còn giảm thời<br /> trƣờng thấy nƣớc ngầm ở đây là không đáng kể,<br /> gian thi công, tăng độ an toàn trong thi công và<br /> có đoạn không có nƣớc. Kết quả phân tích 30<br /> hạ giá thành công trình.<br /> mẫu nƣớc ở các vị trí khác nhau thấy: pH ≥7,<br /> 2. CÁC THÔNG SỐ CƠ HỌC ĐÁ VÀ<br /> ion SO4-- < 250 mg/lít và ion Cl-  15 mg/lít [2].<br /> TÍNH CHẤT NƢỚC NGẦM CỦA LÒ<br /> 3. ĐÁNH GIÁ ĐỘ ỔN ĐịNH CỦA KHỐI ĐÁ<br /> XUYÊN VỈA 6-7<br /> NƠI ĐƢỜNG LÒ XUYÊN VỈA 6-7 ĐÀO QUA<br /> Theo [3], đƣờng lò xuyên vỉa vận tải 6-7 có<br /> Có thể chia yếu tố ảnh hƣởng tới độ ổn định<br /> mặt cắt ngang dạng hình bán nguyệt, tƣờng<br /> của khối đá thành 3 nhóm chính:<br /> *<br /> - Các yếu tố kỹ thuật mỏ: đó là các yếu tố<br /> Trường Đại học Mỏ-Địa chất<br /> nhƣ kích thƣớc, hình dạng đƣờng lò, thời gian<br /> Email; haongo1@gmail.com<br /> <br /> <br /> ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1-2018 3<br /> tồn tại của đƣờng lò, khoảng cách của đƣờng lò giữ đƣờng lò bằng neo bê tông cốt thép [1]. Neo<br /> tới các vỉa than và các lò chợ đang hoạt động; bê tông cốt thép là loại kết cấu chống chủ động,<br /> - Các yếu tố địa cơ học: đó là các yếu tố nhƣ trọng lƣợng bản thân mỗi thanh neo là rất nhỏ<br /> độ kiên cố, mức độ nứt nẻ, sự phân lớp, độ so với các cấu kiện của kết cấu chống bằng<br /> ngậm nƣớc,… thép. Không những vậy, thƣờng thì chi phí<br /> - Các phƣơng pháp công nghệ: đó là các yếu chống cho 1m lò bằng neo luôn thấp hơn các<br /> tố nhƣ phƣơng pháp phá vỡ đất đá, sơ đồ đào loại hình kết cấu chống khác trong cùng điều<br /> gƣơng, sơ đồ thi công,… kiện. Chính vì vậy, neo đã và đang đƣợc sử<br /> Trong xây dựng công trình ngầm mỏ, thƣờng dụng ngày càng rộng rãi và phổ biến trong xây<br /> xác định hệ số an toàn nóc và hông theo các dựng công trình ngầm và mỏ.<br /> công thức [1]: 5. THIẾT KẾ KẾT CẤU CHỐNG LÒ<br /> - Hệ số an toàn nóc (nv) đƣợc xác định theo: XUYÊN VỈA 6-7 TRONG ĐÁ BỘT KẾT<br />  .k .<br /> K C BẰNG NEO<br /> n<br /> k . . .H 5.1. Thiết kế hộ chiếu chống lò bằng neo<br /> V<br /> 1 1<br /> (1)<br /> bê tông cốt thép<br /> khối đá nóc ổn định khi thỏa mãn điều kiện:<br /> Đoạn lò đào qua đá bột kết đƣợc chống giữ<br /> 1  nv  4.<br /> bằng neo bê tông cốt thép có mặt cắt ngang<br /> Trong đó: k- ứng suất kéo đá vách, MPa; kc-<br /> hình vòm bán nguyệt, tƣờng thẳng, chiều rộng<br /> hệ số giảm yếu cấu trúc phụ thuộc<br /> đào 3150mm, chiều cao đào 2764mm, diện<br /> vào hệ số trung bình giữa các khe nứt trong<br /> tích đào 7,64m2 .<br /> khối đá;  - Hệ số lƣu biến; k1- hệ số tập trung<br /> - Tính toán chiều dài thanh neo<br /> ứng suất kéo ở nóc;  - trọng lƣợng thể tích của<br /> (Ln, m): Ln= b+1,5Lz+Lk (3)<br /> đá nóc, KN/m3 ; H- chiều sâu bố trí công trình,<br /> Trong đó: b- Chiều cao vòm phá hủy, b =<br /> m; 1- hệ số lực đẩy ngang.<br /> 1,05 m; Lz- chều dài khóa neo, Lk=0,4 m; 1,5-<br /> - Hệ số an toàn hông (nH) đƣợc xác định<br /> hệ số dự trữ bền; Lk- chiều dài đuôi neo,<br /> <br />  .k .<br /> n C<br /> n Lk=0,07 m.<br /> k . .H<br /> H<br /> <br /> theo: 2<br /> (2) Thay vào (3), Ln = 1,05 +0,6+0,07= 1,72m<br /> khối đá hông ổn định khi thỏa mãn điều - Tính toán khả năng mang tải của thanh neo.<br /> kiện:1  nH  4. Thanh neo đƣợc làm bằng thép 20 AII loại có<br /> Trong đó: n- ứng suất nén đá vách, MPa; gờ. Khả năng mang tải của neo đƣợc xác định<br /> k2- hệ số tập trung ứng suất nén ở sƣờn phụ qua 3 điều kiện:<br /> thuộc vào hình dạng công trình. - Theo khả năng mang tải của thanh cốt neo<br /> Từ điều kiện thực tế của khối đá bột kết (Pc): Pc = 76KN<br /> trên, giá trị an toàn nóc nv=2,59 và hệ số an - Theo điều kiện bám dính của thanh neo với<br /> toàn hông là nv= 2,96. Nhƣ vậy, khối đá bột bê tông (Pcb):Pcb = 88,7 KN.<br /> kết nơi đƣờng lò xuyên vỉa 6-7 đào qua đƣợc - Theo điều kiện bám dính giữa bê tông và<br /> xem là ổn định. khối đá xung quanh (PB-Đ):<br /> 4. Đề xuất kết cấu chống giữ lò xuyên PB-Đ = 26,1KN.<br /> vỉa 6-7 Vậy khả năng mang tải của thanh neo (PN) là:<br /> Căn cứ vào kết quả nghiên cứu ở các mục 2 PN= min(Pc, Pcb, PB-Đ) = 26,1KN.<br /> và 3 thấy rằng điều kiện cơ học khối đá, mật độ - Tính mật độ neo (S):<br /> khe nứt, lƣu lƣợng nƣớc ngầm và tính chất nƣớc n p qv ; neo/m2 (4)<br /> S <br /> ngầm nơi lò đào qua đáp ứng điều kiện chống Pn<br /> <br /> <br /> <br /> 4 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1-2018<br />  Trong đó: qv – áp lực vòm; qv= b   với b 5.2. Thiết kế hộ chiếu khoan nổ mìn tạo biên<br /> =1,05 m;  - trọng lƣợng thể tích đá, = - Chiều sâu lỗ khoan (lk): chu kỳ đào lò dự<br /> 26,2KN/m3; PN- khả mang mang tải của thanh kiến tiến đƣợc 1 vòng neo, hiệu suất nổ mìn 0,9.<br /> neo; np-hệ số quá tải, nP=1,2. Nhƣ vậy, chiều sâu lỗ khoan phá và lỗ khoan<br /> Thay các giá trị vào (4), S= 1,26 neo/m2. Vì biên là 1,1m. Lỗ đột phá có<br /> S=1,26 neo/m2 và sơ bộ chọn khoảng cách giữa chiều sâu là 1,3 m.<br /> các vòng neo là 1m, khoảng cách các neo trong - Lƣợng thuốc nổ đơn vị (q). Theo Paropski<br /> 1 vòng neo là 0,7 m. thì: q= q1.f1.v.e.dp ; kg/m3 (6)<br /> Số lƣợng neo trong 1 vòng neo (Nv) là: trong đó: q1- chỉ tiêu thuốc nổ tiêu chuẩn, q1=<br /> Nv <br /> CV<br />  1 ; neo (5) 0,5; f1- hệ số cấu trúc của đá, f1=1,2; v- hệ số<br /> KC<br /> sức cản, v=2,35; e- hệ số công nổ, mỏ đang sử<br /> Trong đó CV- chiều dài phần vòm bố trí neo,<br /> dụng thuốc AH1 có sức công nổ 250 cm3, do<br /> CV=4,94 m; KC- khoảng cách giữa các thanh<br /> vậy e=1,46; kd- hệ số phụ thuộc đƣờng kính thỏi<br /> neo trong 1 vòng neo, KC=0,7 m. Thay giá trị<br /> thuốc, đƣờng kính thỏi thuốc 36 mm nên<br /> vào (5), Nv= 8 neo. Sơ đồ bố trí neo đƣợc thể<br /> kd=0,95. Thay các thông số vào (6),<br /> hiện trên hình 1.<br /> q=1,95kg/m3.<br /> <br /> NEO BTCT H×NH TRIÓN KHAI<br /> AII;L=1,72M<br /> B<br /> BI£N §µO<br /> A<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> A<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> TIM Lß<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> B<br /> <br /> <br /> <br /> Hình 1. Sơ đồ bố trí neo trong đá bột kết lò xuyên vỉa 6-7<br /> <br /> - Sau khi tính đƣợc mật độ nạp thuốc cho một cách giữa các lỗ mìn biên là 0,35m, tính toán đƣợc<br /> mét dài lỗ mìn biên là 0,32kg/m, lỗ mìn phá là hộ chiếu khoan nổ mìn tạo biên cho đoạn lò đào<br /> 0,5kg/m, lỗ đột phá là 0,575kg/m và bố trí khoảng trong đá bột kết nhƣ trong bảng 1 và hình 2.<br /> Bảng 1. Bảng lý lịch lỗ mìn trong đá bột kết lò xuyên vỉa 6-7<br /> Lƣîng thuèc, kg Gãc nghiªng, ®é<br /> Sè L bua, Thêi gian<br /> TT Lo¹i lç m×n lƣîng 1 lç Toµn bé §øng B»ng m vi sai, s<br /> 1 §ét ph¸ (14) 4 0,7 2,8 77 90 0,6 25<br /> 2 Ph¸ (512) 8 0,5 4,0 90 90 0,55 50<br /> 3 NÒn (1316) 4 0,5 2,0 80 85 0,55 75<br /> 4 Biªn (1737) 21 0,3 6,3 85 85 0,65 100<br /> Tæng sè 15,1 kg<br /> <br /> <br /> ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1-2018 5<br />  6. KẾT LUẬN đƣờng lò xuyên vỉa 6-7 bằng neo bê tông cốt<br /> Từ điều kiện cơ học khối đá bột kết nơi lò thép [4]. Neo bê tông cốt thép đã đƣợc triển khai<br /> xuyên vỉa 6-7 đào qua, dạng khe nứt, mật độ ở lò xuyên vỉa 6-7 mỏ than Thành Công. Thực<br /> khe nứt trong khối đá, tính chất và lƣu lƣợng tế thấy không những lò ổn định mà còn góp<br /> nƣớc ngầm, cho thấy có điều kiện để chống giữ phần hạ giá thành công trình.<br /> <br /> <br /> A A-A<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> B B<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> A<br /> <br /> B-B<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Hình 2. Hộ chiếu khoan nổ mìn tạo biên đoạn đào qua đá bột kết lò xuyên vỉa 6-7<br /> <br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO bê tông cốt thép cho lò đá xuyên vỉa 6-7 mức 0<br /> thuộc ngầm vận tải +36 mỏ than Bình Minh,<br /> 1. Hƣớng dẫn chống lò sử dụng neo dính kết công ty than Quảng Ninh, 2002.<br /> phối hợp bê tông phun hoặc lƣới thép tại các mỏ 3. Hồ sơ thiết kế lò xuyên vỉa No6-7 Phòng<br /> than Hầm lò. Tập đoàn công nghiệp Than- Địa chất-Trắc địa mỏ than Thành Công -<br /> Khoáng sản Việt Nam, 20015. Vinacomin.<br /> 2. Ngô Doãn Hào và nnk. Báo cáo đề tài 4. Hồ sơ thiết kế neo chống lò xuyên vỉa No6-7<br /> Ngiên cứu và chuyển giao công nghệ chống neo Phòng kỹ thuật mỏ than Thành Công- Vinacomin.<br /> <br /> <br /> <br /> <br /> Người phản biện: PGS.TS. NGUYỄN XUÂN THẢO<br /> <br /> <br /> 6 ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1-2018<br />