Về công tác đánh giá chỉ tiêu chất lượng khối đá RQD bằng máy ghi hình lỗ khoan khảo sát

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

7
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết giới thiệu thiết bị ghi hình lỗ khoan khảo sát loại GD3Q-GA-4D, ứng dụng của máy trong công tác khảo sát địa chất, cách ghi hình tại hiện trường và một số kết quả ứng dụng loại thiết bị này để đánh giá chỉ tiêu chất lượng khối đá RQD tại Công ty than Hòn Gai, Công ty than Núi Béo và Công ty than Hà Lầm vùng than Quảng Ninh.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Về công tác đánh giá chỉ tiêu chất lượng khối đá RQD bằng máy ghi hình lỗ khoan khảo sát

96 VỀ CÔNG TÁC ÁNH GIÁ CHỈ TIÊU CHẤT LƢ NG KHỐI Á RQD BẰNG MÁY GHI HÌNH LỖ KHOAN KHẢO SÁT ào Viết oàn Trường Đại học Mỏ - Địa chất Tác giả chịu trách nhiệm: daovietdoan@gmail.com Tó tắt Cùng với s phát triển của khoa học kỹ thu t, hiện nay có nhiều ph ơng pháp quan sát l khoan khảo sát bao gồm: ph ơng pháp qu n sát l khoan bằng sợi quang dẫn, ph ơng pháp chụp ảnh l kho n, ph ơng pháp ghi h nh ảnh l khoan. Kết quả nh n đ ợc củ các ph ơng pháp này m ng t nh tr c qu n, qu n sát nh nh đ ợc trạng thái bề m t l khoan, các khe nứt, thế nằm của các khe nứt, khoảng cách giữa các khe nứt trong khối đá Bài viết giới thiệu thiết bị ghi hình l khoan khảo sát loại GD3Q-GA-4D, ứng dụng củ máy trong công tác kh o sát địa chất, cách ghi hình tại hiện tr ờng và một số kết quả ứng dụng loại thiết bị này để đánh giá chỉ tiêu chất l ợng khối đá RQD tại Công ty than Hòn Gai, Công ty than Núi Béo và Công ty than Hà Lầm vùng than Quảng Ninh. Từ khóa: khảo sát ịa chất; máy ghi hình ảnh; ánh giá khối á RQD. 1 ặt vấn đề ánh giá chỉ tiêu chất l ợng khối đá phục vụ cho công tác thiết kế, thi công xây d ng các công trình trên bề m t khối đá, trong lòng khối đá và gi cố khối đá là nội dung cơ ản trong công tác khảo sát địa chất Ph ơng pháp đánh giá chỉ tiêu chất l ợng khối đá theo RQD đã và đ ng đ ợc áp dụng khá phổ biến trong các d án xây d ng các công trình bên trong lòng khối đá, nh ng trong quá tr nh th c hiện công tác khoan lấy mẫu c ng g p không t kh khăn do thiết bị thi công lấy mẫu cồng kềnh, khó di chuyển lắp đ t máy khi th c hiện công tác khoan lấy mẫu trong một số điều kiện địa hình phức tạp nh kho n ng ng tr n s ờn dốc đứng, khoan thẳng đứng tại vị tr n c đ ờng hầm, v.v... Cùng với s phát triển của khoa học kỹ thu t, hiện nay có nhiều ph ơng pháp qu n sát l khoan khảo sát bao gồm: ph ơng pháp qu n sát l khoan bằng sợi quang dẫn, ph ơng pháp chụp ảnh l kho n, ph ơng pháp ghi h nh ảnh l khoan. Kết quả nh n đ ợc củ các ph ơng pháp này m ng t nh tr c qu n, qu n sát nh nh đ ợc trạng thái bề m t l khoan, các khe nứt, thế nằm của các khe nứt, khoảng cách giữa các khe nứt trong khối đá 2 Giới thiệu về y ghi h nh ỗ khoan GD3Q-GA-4D Máy ghi hình l khoan GD3Q-GA-4D là loại máy đ ợc sử dụng rộng rãi trong lĩnh v c khảo sát đánh giá các chỉ ti u địa chất phục vụ cho việc xây d ng công trình trên nền đất đá, máy sử dụng đầu ghi 3600 và c độ phân giải cao. Trong ứng dụng quan sát thành l khoan máy có thể quan sát các l khoan thẳng đứng h ớng lên trên ho c xuống d ới, l khoan ngang và l khoan nghiêng. Cấu tạo của máy bao gồm 6 bộ ph n: 1 - bộ đo chiều sâu, 2 - đầu dò, 3 - chân chống, 4 - máy chủ, 5 - dây cáp tín hiệu và 6 - hòm vỏ máy cấu tạo thành thể hiện trên hình 1. Ngoài ra trong máy chủ còn có phần mềm chuyên dụng mô phỏng trụ l khoan và xử lý hình ảnh để làm các báo cáo liên quan. Hình 1. Cấu tạo của máy ghi hình lỗ khoan loại GD3Q-GA-4D.
. 97 Phạm vi ứng dụng của máy ghi hình lỗ khoan GD3Q-GA-4D: - Trong lĩnh v c thăm dò khảo sát địa chất: qu n sát đ c tr ng của khối đá nh t nh chất địa tầng, cấu tạo khối đá, đứt gãy, nứt nẻ, phân lớp, lớp kẹp...; - Trong lĩnh v c địa chất mỏ: tính chất địa tầng, cấu tạo khối đá, đứt gãy, nứt nẻ, phân lớp, lớp kẹp ngoài ra còn quan sát chiều dày, góc dốc, đ ờng ph ơng của vỉa khoáng sản; - Trong lĩnh v c bê tông: quan sát mức độ l r ng, khe nứt, khuyết t t trong khối tông đã đổ; - Trong lĩnh v c cọc: quan sát các dị th ờng, khuyết t t, ph n t ch định l ợng mức độ nứt nẻ, phá hủy tại những vị tr đấu nối; - Trong lĩnh v c đ ờng ống ngầm: quan sát v t bên trong ống, định l ợng phân tích mức độ phá hủy, nứt nẻ thành ống; - Trong lĩnh v c giếng khoan lấy n ớc: quan sát mức độ nứt nẻ thành giếng, sai lệch vị trí, v t dơi vào trong giếng, tắc đ ờng ống và vị trí cát chảy, v.v...; Các tham số chính của máy ghi hình l khoan loại GD3Q-GA-4D thể hiện trên bảng 1. Bảng 1. Bảng tham số kỹ thuật của máy GD3Q-GA-4D STT T nh năng Th m số STT T nh năng Th m số Bộ ph n điều khiển Máy t nh xử lý ờng k nh 6 5†5 mm ch nh củ máy tốc độ c o l kho n Màn h nh hiển Màn h nh hiển thị 7 ộ s u qu n sát † 5 m thị cảm iến 3 Hệ điều hành Windows 8 Tốc độ qu n sát 5 † 5 m/s ,6 V ±5 DC; 4 ầu dò chịu đ ợc áp l c MP 9 iện áp công tác V ±5 AC G c qu y 36 , độ 5 ầu dò Nhiệt độ công tác -4 †+6 ph n giải c o Nguyên lý làm việc của máy GD3Q-GA-4D là ghi hình trong l khoan ở trạng thái 3600 s u đ kết hợp sử dụng phần mềm chuyên dụng để mô phỏng cột địa tầng l khoan và ghi lại hình ảnh trong l kho n l u lại dạng video. Hình ảnh trong l khoan dạng mô phỏng trụ l kho n và video đ ợc t động ghi lại trong ổ nhớ của máy, với dạng dữ liệu video sẽ sử dụng các phần mềm xem hình ảnh để quan sát trạng thái th c của thành l khoan, với dạng dữ liệu mô phỏng sẽ thông qua phần mềm mô phỏng chuyên dụng theo máy hiển thị dạng 2D và 3D. Trên hình ảnh mô phỏng có hiển thị 4 ph ơng gồm ông, T y, N m và Bắc thể hiện nh tr n h nh và h nh 3, từ đ t c thể biết đ ợc ph ơng chiều thế nằm cấu trúc khối đá và các ề m t phân cách trong khối đá Hình 2. Hình ảnh mô phỏng cột đ a tầng lỗ khoan 3D và 2D. Hình 3. Hình ảnh mô phỏng trụ lỗ khoan.
98 3 Ứng ụng y ghi h nh ỗ khoan GD3Q-GA-4D trong khảo s t địa hất Máy ghi hình l khoan GD3Q-GA-4D sử dụng thiết bị ghi h nh c độ phân giải c o để quan sát tình trạng bề m t thành l kho n nh : nhẵn hay gồ ghề, có bị vỡ thành l khoan hay không, s phân bố của các m t phân cách, khe nứt trên thành l khoan. Từ kết quả qu n sát đ ợc có thể phân tích tình trạng bề m t l khoan, các tham số của khe nứt, các phân lớp trong khối đá, độ mở khe nứt, chất lấp nhét trong khe nứt, khoảng cách giữa các khe nứt, ph ơng vị h ớng dốc, góc dốc khe nứt, v.v... Ph ơng pháp này th c hiện đơn giản, thiết bị nhỏ gọn, giá thành thấp, tr c qu n, đ c biệt hiệu quả khi áp dụng trong điều kiện địa hình phức tạp không thể ho c khó triển khai máy móc thiết bị khoan lấy mẫu. Kết quả mô phỏng trụ l khoan ít phục thuộc vào kỹ thu t khoan lấy mẫu, thiết bị kho n nh trong ph ơng pháp kho n lấy lõi thông th ờng, v.v... - Ứng dụng đánh giá chất l ợng khối đá theo RQD, RMR. Sau khi có kết quả ghi hình l khoan các tham số của kết quả ghi hình mô phỏng trụ l khoan có thể sử dụng để đánh giá chất l ợng khối đá phục vụ việc l a chọn giải pháp gia cố cho công trình nền đ ờng, mái dốc, đ ờng hầm, đ ờng lò trong mỏ... - Ứng dụng xác định vòm phá hủy của khối đá xung qu nh đ ờng hầm, đ ờng lò. Thông th ờng khi thi công đ ơng hầm, đ ờng lò qua khối th n đá mềm yếu thì tùy thuộc vào kích th ớc của công trình, điều kiện địa chất, ph ơng pháp đào phá vỡ khối th n đá th xung quanh công trình sẽ hình thành vùng phá hủy c k ch th ớc khác nh u Khi xác định đ ợc phạm vi, k ch th ớc vùng phá hủy xung qu nh đ ờng hầm đ ờng lò sẽ d t nh đ ợc áp l c khối đá tác dụng lên kết cấu chống, biết đ ợc đ c tr ng áp l c, quy lu t áp l c của khối đá xung qu nh công tr nh để từ đ c thể tính toán thiết kế các tham số chống giữ của kết cấu chống neo và các loại hình kết cấu chống khác... - Ứng dụng cho khảo sát địa chất thủy văn. Nếu l kho n c n ớc, sau khi khoan l xong sử dụng máy ghi hình l khoan có thể quan sát đ ợc vị tr n ớc ngầm ho c vị tr n ớc xuất ra trong l khoan, từ đ đ r các giải pháp ngăn ngừ n ớc cháy vào công trình ho c thiết kế các giải pháp tháo n ớc, hạ m c n ớc ngầm… Các ớc quan sát thành l khoan bằng máy ghi hình l khoan GD3Q-GA-4D thể hiện trên hình 4. a - Công tác khoan lỗ; b - Công tác quan sát thành lỗ khoan Hình 4. Công tác khoan và quan sát thành lỗ khoan. 4 ết quả và thảo uận 4.1. Kết quả tại Công ty than Hòn Gai - TKV Tại đ ờng lò dọc vỉa đá mức - 6 Khu Cái á Công ty th n Hòn G i - TKV, l kho n đ ợc khoan giữ n c đ ờng lò và kho n vuông g c theo ph ơng thẳng đứng, đ ờng kính l khoan 50 mm, chiều sâu l khoan bằng 3 m, kết quả mô phỏng trụ l khoan thể hiện trên hình 5 (đơn vị thể hiện trên hình 5 bằng mét) (Công ty than Hòn Gai - TKV).
. 99 Hình 5. Kết quả mô phỏng trụ lỗ khoan đường lò dọc vỉa đá m c -160 K u Cá Đá Từ kết quả trên hình 5 cho thấy khối đá tr n n c đ ờng lò là loại đá ột kết màu xám vàng, trên dọc thành l khoan xuất hiện 4 khe nứt tại các vị trí cách miệng l khoan 5 cm, 17 cm, 110 cm và 173 cm (các đơn vị này đã đ ợc quy đổi từ mét s ng xăng-ti-mét), các tham số của khe nứt thể hiện trên hình 6. Tại vị trí khe nứt cách miệng l khoan bằng 5 cm là khe nứt mở, độ mở khe nứt bằng 23,6 mm ph ơng vị h ớng cắm bằng 37.870, góc dốc khe nứt bằng 21.630. Tại vị trí khe nứt cách miệng l khoan bằng 17 cm là khe nứt mở, độ mở khe nứt bằng 16,3 mm, ph ơng vị h ớng cắm bằng 39.330, góc dốc khe nứt bằng 29.570. Tại vị trí khe nứt cách miệng l khoan bằng 110 cm là khe nứt kín, ph ơng vị h ớng cắm bằng 37.190, góc dốc khe nứt bằng 42.020. Tại vị trí khe nứt cách miệng l khoan bằng 173 cm là khe nứt kín, ph ơng vị h ớng cắm bằng 27.880, góc dốc khe nứt bằng 14.820. a) Khe n t cách miệng lỗ khoan 5 cm và 17 cm. b) Khe n t cách miệng lỗ khoan 110 cm. c) Khe n t cách miệng lỗ khoan 173 cm. Hình 6. V trí xuất hiện khe n t trong lỗ khoan tạ đường lò dọc vỉa đá m c -160 K u Cá Đá. iểm số chất l ợng khối đá theo RQD đ ợc tính theo công thức sau (Nguyễn Quang Phích): Lp RQD  100  ( ) Lt  Trong đ : Lp - Tổng chiều dài các thỏi khoan có chiều dài không nhỏ hơn h i lần đ ờng kính l khoan tại đoạn l khoan khảo sát, (l  10 cm); Lt - Chiều dài đoạn l khoan khảo sát. Theo nh kết quả hình ảnh thành l khoan trên hình 5 và hình 6, tổng chiều dài đoạn l
100 khoan khảo sát bằng Lt = 300 cm, trong đ các đoạn có chiều dài  10 cm là (12 cm; 93 cm; 63 cm và 127 cm). Thay vào công thức (1) có: 12  93  63 127 RQD  100   98  300   Nh v y RQD = 98 , theo ph ơng pháp đánh giá này th khối đá xung qu nh đ ờng lò dọc vỉ đá mức -160 thuộc loại khối đá rất tốt. 4.2. Kết quả tại Công ty Cổ phân than Hà Lầm - Vinacomin Tại đ ờng lò Công ty Cổ phân than Hà Lầm - Vinacomin, l kho n đ ợc khoan giữa nóc đ ờng lò và kho n vuông g c theo ph ơng thẳng đứng, đ ờng kính l khoan 50 mm, chiều sâu l khoan bằng 4,6 m. Kết quả mô phỏng trụ l khoan thể hiện trên hình 7 (đơn vị thể hiện trên hình 7 bằng mét) (Công ty Cổ phân than Hà Lầm - Vinacomin). Hình 7. Kết quả mô phỏng trụ lỗ khoan tạ đường lò Công ty than Hà Lầm. Từ kết quả trên hình 7 cho thấy khối đá tr n n c đ ờng lò là loại đá ột kết màu xám ghi, trên dọc thành l khoan xuất hiện 6 khe nứt tại các vị trí cách miệng l khoan 22 cm, 30 cm, 52 cm, 65 cm, 210 cm và 280 cm (các đơn vị này đã đ ợc quy đổi từ mét s ng xăng-ti-mét), các tham số của khe nứt thể hiện trên hình 8. Tại vị trí khe nứt cách miệng l khoan bằng 22 cm là khe nứt kín, ph ơng vị h ớng cắm bằng 18.460, góc dốc khe nứt bằng 47.750. Tại vị trí khe nứt cách miệng l khoan bằng 30 cm là khe kín, ph ơng vị h ớng cắm bằng 68.350, góc dốc khe nứt bằng 56.430. Tại vị trí khe nứt cách miệng l khoan bằng 52 cm là khe nứt kín, ph ơng vị h ớng cắm bằng 38.970, góc dốc khe nứt bằng 27.080. Tại vị trí khe nứt cách miệng l khoan bằng 65 cm là khe nứt kín, ph ơng vị h ớng cắm bằng 31.540, góc dốc khe nứt bằng 8.420. Tại vị trí khe nứt cách miệng l khoan bằng 210 cm là khe nứt kín, ph ơng vị h ớng cắm bằng 15.110, góc dốc khe nứt bằng 61.040. Tại vị trí khe nứt cách miệng l khoan bằng 280 cm là khe nứt kín, ph ơng vị h ớng cắm bằng 8.290, góc dốc khe nứt bằng 57.060. a) Khe n t cách miệng lỗ khoan 22 cm 30 cm 52 cm và 65 cm
. 101 b) Khe n t cách miệng lỗ khoan 210 cm và 280 cm Hình 8. V trí xuất hiện khe n t trong lỗ khoan đường lò Công ty than Hà Lầm. Theo nh kết quả hình ảnh thành l khoan trên hình 7 và hình 8, tổng chiều dài đoạn l khoan khảo sát bằng Lt = 500 cm, trong đ các đoạn có chiều dài  10 cm là (22 cm; 22 cm; 13 cm; 145 cm 70 cm, và 220 cm). Thay vào công thức (1) có: 22  22 13 145  70  220 RQD  100   98,4  500   Nh v y RQD = 98,4 , theo ph ơng pháp đánh giá này th khối đá xung qu nh đ ờng lò thuộc loại khối đá rất tốt. 4.3. Kết quả tại Công ty Cổ phần than Núi Béo - Vinacomin Tại đ ờng lò Công ty than Núi Béo - TKV l kho n đ ợc khoan giữ n c đ ờng lò xuyên vỉ đá mức -140 và kho n vuông g c theo ph ơng thẳng đứng, đ ờng kính l khoan 50 mm, chiều sâu l khoan bằng 5,7 m. Kết quả mô phỏng trụ l khoan thể hiện trên hình 9 (đơn vị thể hiện trên hình 9 bằng mét) (Công ty Cổ phần than Núi Béo - Vinacomin). Hình 9. Kết quả mô phỏng trụ lỗ khoan tạ đường lò xuyên vỉa đá m c -140 Công ty than Núi Béo. Từ kết quả trên hình 10 cho thấy khối đá tr n n c đ ờng lò là loại đá ột kết màu xám ghi, trên dọc thành l khoan xuất hiện 7 khe nứt tại các vị trí cách miệng l khoan 95 cm, 128 cm, 138 cm, 340 cm, 365 cm, 440 cm và 470 cm (các đơn vị này đã đ ợc quy đổi từ mét sang xăng-ti-mét) các tham số của khe nứt thể hiện trên hình 10. Tại vị trí khe nứt cách miệng l khoan bằng 95 cm là khe nứt kín, ph ơng vị h ớng cắm bằng 58.730, góc dốc khe nứt bằng 5.440. Tại vị trí khe nứt cách miệng l khoan bằng 128 cm là khe kín, ph ơng vị h ớng cắm bằng 56.270, góc dốc khe nứt bằng 56.990. Tại vị trí khe nứt cách miệng l khoan bằng 138 cm là khe nứt kín, ph ơng vị h ớng cắm bằng 64.510, góc dốc khe nứt bằng 29.890. Tại vị trí khe nứt cách miệng l khoan bằng 340 cm là khe nứt kín, ph ơng vị h ớng cắm bằng 39.520, góc dốc khe nứt bằng 34.610. Tại vị trí khe nứt cách miệng l khoan bằng 365 cm là khe nứt kín, ph ơng vị h ớng cắm bằng 16.860, góc dốc khe nứt bằng 24.70. Tại vị trí khe nứt cách miệng l khoan bằng
102 440 cm là khe nứt kín, ph ơng vị h ớng cắm bằng 56.380, góc dốc khe nứt bằng 17.100. Tại vị trí khe nứt cách miệng l khoan bằng 470 cm là khe nứt kín, ph ơng vị h ớng cắm bằng 78.480, góc dốc khe nứt bằng 53.870. a) Khe n t cách miệng lỗ khoan 95 cm 128 cm và 138 cm. b) Khe n t cách miệng lỗ khoan 340 cm và 365 cm. c) Khe n t cách miệng lỗ khoan 440 cm và 470 cm Hình 10. Vị tr xuất hiện khe n t trong lỗ khoan ường lò xuyên v a á m c -140 Công ty than Núi B o. Theo nh kết quả hình ảnh thành l khoan trên hình 9 và 10, tổng chiều dài đoạn l khoan khảo sát bằng Lt = 570 cm, trong đ các đoạn có chiều dài  10 cm là (95 cm; 33 cm; 202 cm; 25 cm 75 cm, 30 cm và 100 cm). Thay vào công thức (1) có: 95  33  202  25  75  30 100 RQD  100   98,2  570   Nh v y RQD = 98,2 , theo ph ơng pháp đánh giá này th khối đá xung qu nh đ ờng lò xuyên vỉ đá mức - 140 thuộc loại khối đá rất tốt. 5 ết uận và kiến nghị - Kỹ thu t qu n sát địa tầng bằng máy ghi hình l khoan đã đ ợc áp dụng trong nhiều lĩnh v c nh mỏ, giao thông, thủy lợi, xây d ng, địa chất, địa chất thủy văn. ối với lĩnh v c khảo sát địa chất phục vụ cho xây d ng các công tr nh th đây là một ph ơng pháp khảo sát đánh giá mang tính tr c quan thiết bị gọn nhẹ và cho kết quả nhanh về cấu trúc của khối đá xung qu nh đ ờng lò nh chiều dày các lớp đất đá, mức độ liền khối, độ nứt nẻ, tính phân lớp.
. 103 - Từ kết quả sử dụng máy ghi hình l khoan GD3Q-GA-4D t nh đ ợc chỉ tiêu chất l ợng khối đá theo RQD tại l khoan - 6 K 3 Khu Cái á mỏ than Hòn Gai bằng 98%, tại đ ờng lò Mỏ than Hà Lầm bằng 98,4% và tại đ ờng lò xuyên vỉ đá mức -140 mỏ than Núi Béo bằng 98,2% cho thấy khối đá xung qu nh các đ ờng lò này đều thuộc loại rất tốt. - Khi sử dụng kết quả máy ghi hình l khoan GD3Q-GA-4D tính chỉ tiêu RQD cần phải có kinh nghiệm chuy n môn để phân tích l a chọn các khe nứt và khoảng cách khe nứt tính chỉ tiêu điểm số RQD. Tài iệu tha khảo Công ty than Hòn Gai – TKV, 2019. Kết quả khảo sát điều kiện địa chất l khoan - 6 K 3 Khu Cái á. Công ty Cổ phẩn than Hà Lầm – Vinacomin, 2019. Kết quả khảo sát địa chất tại một số đ ờng lò đá ằng máy GD3Q-GA-4D. Công ty Cổ phần than Núi Béo – Vinacomin, 2017. Thiết kế thi công kết cấu chống neo cho đ ờng lò xuyên vỉ đá mức -140. Nguyễn Quang Phích, 2007. Cơ học đá, Nhà xuất bản Xây d ng. 武汉固德超前高新科技研发有限公司, 2016. GD3Q-GA 钻孔电视说明书. About the evaluation of the rock quality designation (RQD) index by survey borehole recorder Dao Viet Doan Hanoi University of Mining and Geology Corresponding author: daovietdoan@gmail.com Abstract Along with the development of science and technology, there are now many methods of surveying borehole observation, including: optical fiber-guided hole observation method, borehole imaging method, and hole image recording method. The results obtained by these methods are intuitive, quickly observing the surface state of the borehole, the cracks, the position of the cracks, the distance between the cracks in the rock mass. This paper introduces the GD3Q- GA-4D survey drilling hole recording equipment, its application in geological survey, how to record in the field and some results of application of this machine of device to assess the rock quality designation (RQD) index at Hon Gai coal mine, Nui Beo coal mine and Ha Lam coal mine in Quang Ninh. Keywords: Geological survey, image recorder, the rock quality designation (RQD) index.