Giáo trình Kỹ thuật khai thác mỏ hầm lò: Phần 1 - Trường ĐH Công nghiệp Quảng Ninh

Phần 1 của giáo trình Kỹ thuật khai thác mỏ hầm lò cung cấp cho học viên những nội dung về: lịch sử khai thác than ở Việt Nam; khái quát địa chất và trắc địa mỏ; đào chống lò; mở vỉa và chuẩn bị ruộng mỏ;... Mời các bạn cùng tham khảo!

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH

TS NGUYỄN VĂN THẢN (CHỦ BIÊN)

ThS HỒ TRUNG SỸ

KỸ THUẬT KHAI THÁC MỎ HẦM LÒ

QUẢNG NINH 2018

MỞ ĐẦU

1.Lịch sử khai thác than ở Việt Nam

Khai thác than ở Việt Nam đã có từ lâu đời Trước khi người Pháp thăm dò và khai thỏc thi người Việt Nam đó phát hiện và khai thác đồng thời cũng cho người nước ngoài thuê khai thác Đầu thế kỷ 19 những người dân vùng An Hải (Hải Phòng) đã tình cờ phát hiện ra những hòn đá đen bén lửa và cháy rực Họ đã nhặt về dùng và bán cho các xưởng rèn và được gọi là hòn đá đen nay chình là than đá

Quan nhà Nguyễn biết việc này bèn dâng sớ xin vua Minh Mạng cho thuê nhân công lập công trường khai thác từ đó, nhưng do không biết nhiều về than và quá trình khai thác

mỏ than nên triều đình nhà Nguyễn đã cho người nước ngoài thuê và khai thác Người đầu tiên là Ngô Nguyên Thành ( người Mãn Thanh) vào năm 1878 với thời hạn khai thác là 40 năm tại một mỏ than ở Quảng Yên Sau đó là người Trung Quốc, người Pháp, người Đức đều sang xin thuê và khai thác Tháng 3 năm 1883 Pháp đem quân từ Nam Kỳ ra đánh chiếm Bắc kỳ lần thứ 2 và chiếm toàn bộ vùng mỏ Quảng Ninh Ngày 26 tháng 8 năm 1884 Pháp đã buộc triều đình nhà Nguyễn bán khu mỏ Hòn Gai – Cẩm Phả với tổng diện tích khoảng 21.932 ha cho một nhà tư sản Pháp với giá 100.000 đồng tiền Đông Dương Sau đó các mỏ than khác cũng bị nhượng bán Cuối thế kỷ 19 một loạt các công ty của Pháp được thành lập và lắm quyền khai thác Sản lượng khai thác than ngày một tăng nhanh, than khai thác được chủ yếu xuất bán cho Trung Quốc, Nhật Bản, Philippin, Malaysia và cuối cùng là chuyển về Pháp Sau đại chiến thế giới thứ nhất Pháp đẩy mạnh khai thác than ở nước thuộc địa cùng với gạo và cao su, bên cạnh các Công ty lớn của các tập đoàn tư bản còn có các mỏ của một số tư bản lẻ như; Macgot, Etsperang Phìa tư sản Việt Nam có Bạch Thái Bưởi, Phạm Kim Bảng cộng tác với tư bản Pháp mở mỏ hoặc một mình mở mỏ như Lê Thị Tam (mỏ Jan ở Quảng Yên), Nguyễn Hữu Thu (mỏ Mùa xuân ở Uông Bí)

Năm 1930 -1933 giai đoạn khủng hoảng của tư bản thế giới, sản lượng than giảm còn 68% so với sản lượng than năm 1929 Một số Công ty có quy mô khai thác nhỏ lẻ phải hợp nhất lại Năm 1940-1945 Đại chiến thế giới lần thứ hai nên nhiều nơi phải đình chỉ sản xuất như: mỏ Mạo Khê, Đông Triều, Vàng Danh, Đồng Đăng Năm 1944 mỏ Mông Dương thiếu điện bơm nước dẫn đến ngập mỏ phải ngừng và chỉ còn lại Công ty SFCT duy trì sản xuất ở Hòn Gai và Cẩm Phả

Sau giải phóng miền Bắc là giai đoạn khôi phục và phát triển các mỏ than ba năm đầu (1955-1957) Xí nghiệp than Hồng Gai trên cơ sở tiếp quản đã tiến hành khôi phục các

mỏ như Hà Tu, mỏ Hà Lầm, mỏ Đèo Nai và mỏ Mạo Khê Công nhân là một số thợ lò cũ và những thanh niên xung phong

Cuối năm 1955 với sự giúp đỡ của Liên Xô (cũ) ngành than đã nhận được viện trợ một số ôtô, máy xúc Kết quả sau 3 năm khôi phục đã sản xuất được khoảng 2.795.000 tấn than Cuối những năm 1950 và đầu những năm 1960 một loạt các Công ty than quốc doanh được thành lập, một số các xí nghiệp nhỏ lẻ đã được nâng cấp trở thành các Công ty than Năm 1965 sản lượng than khai thác đã được tăng lên khoảng 4.231.100 tấn than sạch Những năm chiến tranh phá hoại của đế quốc Mỹ sản xuất than bị giảm sút, đến năm

1968 chỉ sản xuất được khoảng 2.291.400 tấn than

Ngày 27-1-1973, hiệp định Pari về Việt Nam được kí kết, ngành than được khôi phục lại như cũ Năm 1987 sản xuất than đạt khoảng 6.428.900 tấn than sạch và tiêu thụ khoảng 5.785.300 tấn Năm 1989 là thời gian sa sút của ngành khai thác than vì giai đoạn này đang ở thời gian quá độ chuyển qua kinh tế thị trường Nhu cầu tiêu dùng than trong nước cũng giảm cùng với tình hình khai thác và kinh doanh than trái phép Giai đoạn này cũng là thời kỡ Liên Xô tan rã, mọi sự giúp đỡ của Liên Xô không còn nữa Năm1991 sản

xuất than được khoảng 4,3 triệu tấn Đến năm 1993 ngành than bắt đầu được phục hồi, nhu cầu tiêu thụ than trong nước bắt đầu tăng lên kể cả than xuất khẩu Tháng 12 năm 1994 thành lập Tổng công ty than Việt Nam đã thay đổi mạnh mẽ cơ chế quản lý, than đạt sản lượng khoảng 10,8 triệu tấn than sạch và xuất khẩu gần 3 triệu tấn than Than của Việt Nam được xuất sang các nước như: Bỉ, Hà Lan, Pháp, Hàn Quốc, Nhật Bản, Braxin, Cuba

2 Tình hình và định hướng phát triển của ngành than Việt Nam

2.1 Quan điểm phát triển

a) Phát triển ngành than trên cơ sở khai thác, chế biến, sử dụng có hiệu quả và tiết kiệm nguồn tài nguyên than trong nước; đóng góp tìch cực vào việc bảo đảm an ninh năng lượng quốc gia và đáp ứng tối đa nhu cầu than phục vụ sự nghiệp phát triển kinh tế - xã hội của đất nước; bảo đảm việc xuất, nhập khẩu hợp lý theo hướng giảm dần xuất khẩu thông qua biện pháp quản lý bằng kế hoạch và các biện pháp điều tiết khác phù hợp với cơ chế thị trường

có sự quản lý của Nhà nước và các cam kết quốc tế của Việt Nam

b) Phát triển ngành than bền vững, hiệu quả theo hướng đồng bộ, phù hợp với sự phát triển chung của các ngành kinh tế khác Phát huy cao độ nội lực (vốn, khả năng thiết kế, chế tạo thiết bị trong nước v.v…) kết hợp mở rộng hợp tác quốc tế, trước hết trong lĩnh vực nghiên cứu, triển khai, ứng dụng công nghệ tiến bộ trong thăm dò, khai thác, chế biến và sử dụng than; đầu tư thoả đáng cho công tác bảo vệ môi trường, an toàn lao động, quản trị tài nguyên, quản trị rủi ro trong khai thác than

c) Đẩy mạnh các hoạt động điều tra, thăm dò, đánh giá trữ lượng than nhằm chuẩn bị cơ sở tài nguyên vững chắc cho sự phát triển ổn định, lâu dài của ngành; kết hợp đẩy mạnh hoạt động đầu tư ra nước ngoài trong lĩnh vực thăm dò, khai thác để bổ sung nguồn than cho nhu cầu trong nước

d) Sớm hính thành thị trường than cạnh tranh, hội nhập với khu vực và thế giới, đa dạng hoá phương thức đầu tư và kinh doanh trong ngành than

đ) Phát triển ngành than gắn liền với bảo vệ, cải thiện môi trường, cảnh quan vùng than; đóng góp tìch cực vào sự nghiệp phát triển kinh tế - xã hội và củng cố an ninh, quốc phòng trên địa bàn, đặc biệt là vùng than Quảng Ninh, đảm bảo an toàn trong sản xuất

2.2 Chiến lược phát triển

Phát triển ngành than Việt Nam trở thành ngành công nghiệp phát triển, có sức cạnh tranh cao, có trính độ công nghệ tiên tiến so với khu vực ở tất cả các khâu thăm dò, khai thác, sàng tuyển, chế biến, sử dụng than, đủ khả năng đáp ứng về cơ bản nhu cầu trong nước

và bảo đảm an ninh năng lượng quốc gia

2.3 Mục tiêu phát triển

a) Về thăm dò than: Phấn đấu đến năm 2010 thăm dò, đánh giá xong phần tài nguyên nằm dưới mức - 300m của bể than Đông Bắc, thăm dò tỷ mỉ một phần tài nguyên của bể than đồng bằng sông Hồng; đến năm 2015 thăm dò, đánh giá xong phần tài nguyên của bể than đồng bằng sông Hồng Đẩy mạnh công tác thăm dò gia tăng trữ lượng than xác minh và nâng cấp trữ lượng hiện có để bảo đảm đủ trữ lượng than tin cậy huy động vào khai thác trong giai đoạn 2008 - 2025

b) Về khai thác than: Bể than Đông Bắc và các mỏ than khác (ngoài bể than đồng bằng sông Hồng) phấn đấu đạt sản lượng than sạch khoảng 48 - 50 triệu tấn vào năm 2010; 60 - 65 triệu tấn vào năm 2015; 70 - 75 triệu tấn vào năm 2020 và trên 80 triệu tấn vào năm 2025

Bể than đồng bằng sông Hồng trong giai đoạn đến năm 2010, đầu tư thử nghiệm một số dự

án với công nghệ khai thác truyền thống bằng phương pháp hầm lò và công nghệ khì hoá than, than hoá lỏng để làm căn cứ cho việc đầu tư phát triển sau năm 2010

c) Về sàng tuyển và chế biến than: Phấn đấu đến năm 2015 phát triển chế biến than theo hướng đa dạng hóa sản phẩm (nhiên liệu đốt trực tiếp, than dùng cho luyện kim, khì hóa than, nhiên liệu lỏng từ than, nguyên liệu cho công nghiệp hoá chất v.v…)

d) Về bảo vệ môi trường: Phấn đấu đến năm 2010 cơ bản ngăn chặn được việc gây ô nhiễm môi trường và ô nhiễm các nguồn nước; đến năm 2015 cải thiện cơ bản các chỉ tiêu chình về môi trường tại các khu vực nhạy cảm (đô thị, khu dân cư, điểm du lịch v.v…), các mỏ phải đáp ứng tiêu chuẩn về môi trường; đến năm 2020 đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn môi trường trên toàn địa bàn vùng mỏ

đ) Về thị trường than: Chuyển mạnh hoạt động ngành than theo cơ chế thị trường hội nhập với thị trường khu vực và quốc tế có sự điều tiết của Nhà nước

2.4 Định hướng phát triển

a) Về công tác thăm dò, khai thác than ở trong nước: Tiếp tục đẩy mạnh việc đổi mới công nghệ trong công tác thăm dò, khai thác với phương châm tập trung, đồng bộ Đẩy mạnh công tác thăm dò gia tăng trữ lượng than xác minh và nâng cấp trữ lượng than hiện có; đối

với than khu vực thềm lục địa cần sử dụng triệt để các tài liệu địa chất trong quá trình tìm

kiếm, thăm dò dầu khì để tổng hợp, đánh giá sơ bộ tiềm năng than và lập kế hoạch cho các bước tiếp theo Việc cấp phép thăm dò, tổ chức khai thác theo đúng quy định của Luật Khoáng sản Thực hiện công tác đầu tư cho thăm dò, khai thác, chế biến và kinh doanh than theo quy hoạch Chấm dứt tính trạng khai thác, chế biến, kinh doanh than trái pháp luật Khuyến khìch các địa phương có các điểm than trữ lượng nhỏ đầu tư thăm dò, khai thác để phục vụ cho nhu cầu tại chỗ; chú trọng công tác thăm dò, khai thác than bùn để làm nhiên liệu và phân bón

b) Về công tác thăm dò, khai thác than ở nước ngoài; Tăng cường đầu tư cho công tác thăm

dò, khai thác than ở nước ngoài; lựa chọn các khu vực có tiềm năng trữ lượng và điều kiện khai thác thuận lợi ở các nước bạn Lào, Campuchia, châu Phi v.v… để thăm dò, khai thác

và nhập khẩu than về Việt Nam hoặc xây dựng tại chỗ các tổ hợp Than - Điện, Than - Xi

măng v.v theo hính thức tự đầu tư hoặc hợp tác đầu tư với các công ty địa phương, công ty nước ngoài khác phù hợp với quy định của nước sở tại

c) Về công nghệ khai thác than

Khai thác than bằng phương pháp hầm lò: Quy hoạch, thiết kế xây dựng mới, cải tạo

mở rộng các mỏ hiện có theo hướng tập trung, công suất lớn với dây chuyền công nghệ đồng bộ và hiện đại; tối ưu hóa sản lượng để đảm bảo khai thác ổn định lâu dài Sử dụng loại vật liệu mới, ví chống thuỷ lực thay thế cho ví chống gỗ và kim loại; ví neo, ví neo kết hợp phun bê tông, bê tông phun v.v để chống giữ và bảo vệ các đường lò trong điều kiện địa chất mỏ cho phép Tiếp tục hoàn thiện quy trính công nghệ khai thác cơ giới hóa đối với vỉa dốc thoải Nghiên cứu lựa chọn công nghệ thìch hợp để nâng cao hiệu quả khai thác đối với các vỉa dày dốc nghiêng và dốc đứng; nghiên cứu áp dụng công nghệ khai thác hợp lý đối với phần trữ lượng than dưới mức -300 m của bể than Quảng Ninh, bể than đồng bằng sông Hồng

Khai thác than bằng phương pháp lộ thiên: Phát triển mở rộng các mỏ lộ thiên hiện

có theo hướng nâng cao hệ số bóc giới hạn; nâng cao tối đa năng lực khai thác phù hợp với quy hoạch đổ thải, vận tải, thoát nước và bảo vệ cảnh quan môi trường Đổi mới đồng bộ và hiện đại hóa thiết bị dây chuyền khai thác theo hướng đưa vào sử dụng các thiết bị cơ động

có công suất lớn, phù hợp với điều kiện và quy mô của từng mỏ Tối ưu hóa các chỉ tiêu thông số kỹ thuật của hệ thống khai thác đang áp dụng; nghiên cứu ứng dụng hệ thống khai thác chia lớp đứng, công nghệ khai thác chọn lọc và khai thác vỉa mỏng; công nghệ đổ thải bãi thải tạm và bãi thải trong Đối với bất cứ công nghệ nào cũng cần phải áp dụng các giải pháp kỹ thuật và quản lý tiến bộ nhất để giảm thiểu tỷ lệ tổn thất trong khai thác, giảm tiêu hao năng lượng

d) Về sàng tuyển và chế biến than; Đầu tư đổi mới công nghệ để nâng cao hiệu quả các nhà máy tuyển hiện có; xây dựng thêm các nhà máy tuyển mới với công nghệ hiện đại để đáp ứng tối đa và ổn định cho nhu cầu thị trường trong nước, nâng cao giá trị sử dụng tài nguyên than và tăng cường bảo vệ môi trường Đẩy mạnh nghiên cứu, ứng dụng công nghệ chế biến than, bao gồm: chế biến than dùng cho luyện kim, khì hoá than, than hóa dầu v.v… nhằm đa dạng hoá sản phẩm từ than

đ) Về phát triển cơ sở hạ tầng phục vụ ngành than: Thực hiện việc phân luồng vận chuyển than theo các khu vực thông qua việc gắn các mỏ, các vùng than với các hộ tiêu thụ lớn trong khu vực phù hợp với quy hoạch phát triển kinh tế - xã hội, quy hoạch phát triển đô thị

và phát triển cơ sở hạ tầng các khu vực có hoạt động khai thác than Phát huy tối đa năng lực của hệ thống vận tải hiện có; tăng cường các hính thức vận tải bằng đường sắt, băng tải hoặc liên hợp ôtô - băng tải; giảm tối đa hính thức vận tải bằng ôtô để giảm thiểu ảnh hưởng xấu đến môi trường xung quanh Cải tạo, xây dựng mới các cụm cảng tập trung có quy mô, công suất lớn có thiết bị rót hiện đại để từng bước xoá bỏ dần các bến rót than có quy mô nhỏ lẻ, công nghệ lạc hậu; mở rộng bến cảng, nạo vét luồng lạch để tăng cường khả năng rót than của các cảng chình

e) Về công tác an toàn và bảo vệ môi trường; Tăng cường công tác tuyên truyền, giáo dục phổ biến kiến thức về an toàn lao động và bảo vệ môi trường đến mọi cán bộ, công nhân viên Tranh thủ các nguồn vốn trong, ngoài nước, các tổ chức quốc tế, các nguồn vốn tài trợ khác dành cho môi trường; kết hợp với chình quyền địa phương nhanh chóng khắc phục

những tồn tại ô nhiễm môi trường do khai thác than nhiều năm để lại, đặc biệt là môi trường,

cảnh quan vịnh Hạ Long Xây dựng kế hoạch và lộ trính dài hạn với các giải pháp đồng bộ nhằm khắc phục và từng bước giải quyết tốt các vấn đề về môi trường trong hoạt động khai thác than, đáp ứng tiêu chuẩn môi trường của Việt Nam, khu vực và thế giới;

Kiểm soát chặt chẽ quá trính thực hiện quy trính, tiêu chuẩn kỹ thuật an toàn và môi trường trong thăm dò, khai thác, vận chuyển, chế biến và sử dụng than Trong quá trính triển khai các dự án cụ thể, chủ đầu tư phải lập báo cáo đánh giá tác động môi trường, trính duyệt theo quy định hiện hành Chú trọng đầu tư trang thiết bị công nghệ hiện đại, mức độ

tự động hóa cao nhằm đề phòng và loại trừ các sự cố mỏ Hiện đại hóa và quân sự hóa Trung tâm cấp cứu mỏ chuyên nghiệp, trang bị đầy đủ các trang thiết bị cấp cứu cá nhân cho công nhân, đặc biệt là công nhân hầm lò để hạn chế đến mức thấp nhất tai nạn lao động g) Về sử dụng than: Khuyến khìch đầu tư và hợp tác quốc tế trong lĩnh vực nghiên cứu, ứng dụng công nghệ tiên tiến chế biến và sử dụng than nhằm nâng cao giá trị sử dụng than, tiết kiệm tài nguyên và bảo vệ môi trường, như: công nghệ sử dụng than sạch, huyền phù than nước, chế biến than dùng cho luyện kim, công nghệ khì hóa than, than hóa dầu v.v Ưu tiên phát triển các dự án có công nghệ sử dụng than tiết kiệm, hiệu quả; các dự án sử dụng than cục, cám chất lượng cao và than có chất lượng thấp

h) Về giá than; Giá than cần được xác định phù hợp với cơ chế thị trường để hội nhập với thị trường khu vực và thế giới; Nhà nước điều tiết giá than thông qua chình sách thuế và các công cụ quản lý khác

2.5 Một số giải pháp thực hiện Chiến lược

a) Về tổ chức: Ban hành mới, sửa đổi, bổ sung, hoàn chỉnh các văn bản quy phạm pháp luật hiện hành để tạo hành lang pháp lý thuận lợi cho quản lý, khai thác, chế biến, kinh doanh than và phát triển ngành than theo cơ chế thị trường có sự quản lý của Nhà nước Tiếp tục đẩy mạnh cổ phần hoá các công ty sản xuất than, tiến tới hính thành thị trường than theo hướng đa dạng hóa sở hữu và phương thức sản xuất, kinh doanh than

b) Về tài chình: Đẩy mạnh việc huy động vốn từ các thành phần kinh tế trong và ngoài nước thông qua các hính thức hợp tác, liên doanh, liên kết, cổ phần hoá các doanh nghiệp v.v… Khuyến khìch các doanh nghiệp ngành than huy động vốn thông qua thị trường chứng khoán (phát hành trái phiếu, cổ phiếu, trái phiếu quốc tế), vay thương mại để đầu tư phát triển các dự án ngành than Bố trì vốn ngân sách và các nguồn vốn ưu đãi khác cho công tác điều tra, tím kiếm cơ bản nguồn tài nguyên than và lập Quy hoạch phát triển ngành than Nhà nước hỗ trợ một phần kinh phì từ ngân sách nhà nước cho các chương trính nghiên cứu

có hiệu quả, các trường đào tạo nghề trong ngành để phát triển nguồn nhân lực cho ngành than; hỗ trợ doanh nghiệp ngành than được vay vốn tìn dụng nhà nước, vốn ODA, vốn của Quỹ Bảo vệ môi trường Việt Nam và huy động các nguồn vốn khác để thực hiện các dự án

xử lý môi trường

c) Về đầu tư: Đẩy nhanh tiến độ đầu tư các công trính mỏ than thông qua việc đa dạng hoá các hình thức đầu tư để phát huy tối đa mọi nguồn lực, nâng cao hiệu quả đầu tư Tiếp tục hoàn thiện chính sách thu hút đầu tư nước ngoài vào thăm dò, khai thác đối với bể than đồng bằng sông Hồng và khu vực dưới -300 m bể than Quảng Ninh Khuyến khìch mở rộng đầu tư phát triển các dự án thăm dò, khai thác than ở nước ngoài

d) Giải pháp về phát triển nguồn nhân lực: Tập trung đào tạo, nâng cao trính độ của đội ngũ cán bộ, công nhân kỹ thuật hiện có; đào tạo bổ sung cho những khâu còn thiếu, còn yếu; xây dựng lực lượng cán bộ, công nhân ngành than mạnh cả về chất và lượng để có thể làm chủ công nghệ, thiết bị tiên tiến Phát triển khối các trường chuyên ngành than, phấn đấu xây dựng trường đạt tiêu chuẩn quốc tế Bố trì liên thông giữa các bậc học: đại học, cao đẳng, trung học và công nhân kỹ thuật; xây dựng chương trính chuẩn thống nhất trong ngành than

về đào tạo các lĩnh vực chuyên sâu Lựa chọn các kỹ sư giỏi có triển vọng đưa ra nước ngoài đào tạo nhằm đáp ứng nhu cầu phát triển ngành than Ban hành chình sách ưu đãi, khuyến khìch thu hút lao động có chuyên môn kỹ thuật cao vào làm việc trong ngành than đ) Giải pháp về khoa học - công nghệ: Phát huy nội lực kết hợp với mở rộng hợp tác quốc tế

về nghiên cứu khoa học, ứng dụng công nghệ tiên tiến trong thăm dò, khai thác, vận chuyển, chế biến và sử dụng than; nghiên cứu, tiếp thu chuyển giao công nghệ tiên tiến trên thế giới

để không ngừng nâng cao công tác an toàn, giảm tổn thất than và giảm thiểu ô nhiễm môi trường Đẩy mạnh và phát triển ứng dụng công nghệ thông tin trong quản trị tài nguyên than, quản trị môi trường, quản lý kỹ thuật an toàn và điều hành sản xuất theo hướng hiện đại Ứng dụng công nghệ điều khiển tự động hóa trong một số dây chuyền công nghệ, công tác kiểm soát an toàn và môi trường mỏ Tập trung nghiên cứu các giải pháp công nghệ hợp lý

để khai thác có hiệu quả các vỉa, các vùng than có điều kiện địa chất phức tạp; nghiên cứu giải pháp ổn định bờ mỏ, giải pháp tổng thể về quy hoạch đổ thải, vận tải, thoát nước cho các mỏ lộ thiên, giải pháp nâng cao công tác an toàn cho các mỏ hầm lò; triển khai nghiên cứu ứng dụng công nghệ than sạch, công nghệ sử dụng than cục, cám chất lượng cao và than chất lượng thấp

Trích “Chiến lược phát triển ngành than Việt Nam đến năm 2015 định hướng đến năm 2025 của Thủ tướng Chính phủ số 89/2008QĐ-TTg”

Giáo trình KỸ THUẬT KHAI THÁC MỎ HẦM LÒ được biên soạn dựa trên đề cương chi tiết học phần đã được thông qua bộ môn KHAI THÁC HẦM LÒ Trường Đại học Công Nghiệp Quảng Ninh duyệt bao gồm các chương sau

Chương 1 KHÁI QUÁT ĐỊA CHẤT - TRẮC ĐỊA MỎ

Chương 2 ĐÀO CHỐNG CÁC HẦM LÒ

Chương 3 CHUẨN BỊ VÀ MỞ VỈA RUỘNG THAN

Chương 4 HỆ THỐNG KHAI THÁC RUỘNG THAN

Chương 5 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ KHAI THÁC TRONG LÒ CHỢ

Chương 6 THÔNG GIÓ THOÁT NƯỚC MỎ HẦM LÒ

Cuốn sách này là tài liều học tập giảng dạy cho sinh viên ngoại ngành đồng thời cũng

là tài liệu tham khảo cho sinh viên một số chuyên ngành khai thác mỏ Kết cấu của mỗi chương là một học phần chuyên ngành được tóm tắt chắt lọc cô đọng nhất để sinh viên biết

và hiểu khái quát về kỹ thuật khai thác trong mỏ hầm lò Trong quá trình biên soạn, và tham khảo các tài liệu, in ấn viết giáo trình không thể tránh khỏi những khiếm khuyết mong bạn đọc và đồng nghiệp có những đóng góp quý báu để giáo trình KỸ THUẬT KHAI THÁC

MỎ HẦM LÒ được hoàn thiện hơn

Trân trọng cảm ơn quý bạn đọc

NHÓM TÁC GIẢ

CHƯƠNG 1 KHÁI QUÁT ĐỊA CHẤT VÀ TRẮC ĐỊA MỎ

1.1 KHÁI QUÁT ĐỊA CHẤT MỎ

1.1.1 Trái đất

1.1.1.1 Hình dạng, kích thước của trái đất

Trong thời cổ đại: theo trường phái của Pi-ta-go cho rằng: quả đất có dạng vật chất hoàn hảo nhất nên hình dạng của nó cũng là hình dạng hoàn hảo nhất đó là hình cầu Chính A-rix-tôt (thế kỉ thứ IV trước Công nguyên) lần đầu tiên đã đưa ra được chứng cứ khoa học

về hình cầu của Trái đất khi ông quan sát hiện tượng nguyệt thực Thế nhưng mãi đến thế kỉ XVII từ sau chuyến đi biển vòng quanh thế giới (1619 -1621) của Ma-gel-lan người ta mới thật tin là Trái đất có dạng hình cầu

Thế kỉ XVII phát hiện hình dạng Trái đất không phải là hình cầu hoàn hảo mà là khối cầu dẹt ở hai cực (E-llip soid) được chứng minh qua thí nghiệm của Ri-cher (1672), ở xích đạo đồng hồ quay chậm hơn ở Pa-ri mỗi ngày 2'28'' là do bán kính ở xìch đạo lớn hơn Kết luận: khối cầu của Trái đất không phải là khối cầu hoàn hảo mà là một khối cầu dẹt ở hai cực (E-llíp soid)

Thế kỉ thứ XIX Su-bent (Nga) đó phát hiện hình El-lip của Trái đất không chỉ dẹt ở hai cực mà còn dẹt ở xìch đạo Độ dẹt ở xìch đạo rất nhỏ khoảng 1/30.000 đường kính của Trái đất Từ đó trái đất cú hình bầu dục tròn xoay (e-llipsoid) Bán kính ở xìch đạo lớn hơn bán kính ở hai cực Số liệu tin cậy do nhà trắc địa học F.N Kraxopxki (Nga) đã tím ra cùng với các nhà khoa học các nước và được xác định nhiều lần

Các số liệu đo tình chình xác nhất về kìch thước của Trái đất công bố năm 1942 là:

Chiều dài đường xìch đạo (chu vi): 40.075,7 km

Chiều dài vòng kinh tuyến: 40.008,5 km

1.1.1.2 Cấu tạo của trái đất

a)Cấu tạo bên trong

Nghiên cứu sự thay đổi của sóng địa chấn lan truyền trong lòng trái đất người ta đã

biết được Trái đất có cấu trúc gồm nhiều lớp

Lớp vỏ trái đất: Vỏ Trái đất là lớp vỏ mỏng bao bọc bên ngoài của Trái đất có độ dày

dao động từ 5km (ở đại dương) đến 70km (ở lục địa) Thành phần vật chất của lớp vỏ trái đất chủ yếu gồm hy-đrô, si-líc, nhôm, sắt, can-xi, na-tri Lớp vỏ trái đất có cấu tạo không đồng nhất có hai kiểu chính là:

Kiểu vỏ lục địa: có cấu tạo gồm ba tầng là các tầng trầm tích, gra-nít và ba-zan Kiểu

vỏ đại dương: có cấu tạo hai tầng là các tầng trầm tích và ba-zan, trong đó tầng trầm tích rất

hoặc biển nội địa Vỏ trái đất chỉ chiếm khoảng 15% về thể tích và khoảng 1% trọng lượng của trái đất nhưng có vai trò rất quan trọng đối với thiên nhiên và đời sống con người

Lớp man-ti: Dưới vỏ Trái đất cho tới độ sâu 2900km là lớp man-ti (còn gọi là bao

man-ti) Lớp này gồm hai tầng chính Càng vào sâu, nhiệt độ và áp suất càng lớn nên trạng thái vật chất của bao man-ti có sự thay đổi quánh dẻo ở tầng trên và rắn ở tầng dưới Vỏ Trái đất và phần trên cùng của lớp man-ti (đến độ sâu 1000km) vật chất ở trạng thái cứng người ta thường gộp vào gọi chung là thạch quyển Thạch quyển di chuyển trên một lớp

mềm của bao man-ti như các mảng nổi trên mặt nước

Nhân Trái đất: Nhân Trái đất là lớp trong cùng dày khoảng 3.470km Ở đây nhiệt độ

và áp suất lớn hơn so với các lớp khác, từ 2.900 km đến 5.100km là nhân ngoài, nhiệt độ

Từ 5100 km đến 6370 km là nhân trong, áp suất từ 1,3 đến 3,5 triệu atmotphe vật chất ở trạng thái rắn Thành phần vật chất chủ yếu của nhân Trái đất là những kim loại nặng như

ni-ken (Ni), sắt (Fe) nên gọi là nhân NiFe

Hình 1.2 Cấu tạo bên trong trái đất

b) Cấu tạo bên ngoài trái đất

Cấu tạo bên ngoài trái đất được phân chia như sau Khí quyển: là lớp không khí bao bọc bên ngoài trái đất, thể tích khí quyển lớn hơn rất nhiều lần thể tích của trái đất , lớp khí quyển dày khoảng 1000km nhưng từ độ cao 5km trở lên không khí ngày càng loãng Thành phần của khí quyển chính là không khí Thuỷ quyển: Là kho chứa nước vô tận của trái đất

bao gồm các biển và đại dương, nước lục địa, băng tuyết Sinh quyển là lớp sinh vật sống, bao bọc vỏ trái đất, sinh quyển bao gồm mặt đất, nước và một phần khí quyển

Hình 1.3 Cấu tạo của vỏ trái đất

1.1.2 Hiện tƣợng kiến tạo

vỏ trái đất bị các đứt gãy chia cắt thành nhiều mảng (khối) khác nhau Lực kiến tạo được gây nên do sự tập trung và giải phóng ứng suất trong trái đất ra ngoài mặt đất, trong số nguồn gốc nêu trên thì lực kiến tạo chủ yếu làm biến đổi mạnh mẽ vỏ trái đất là lực được phát sinh từ sự vận động của vật chất nằm trong quyển mềm

Các nhà khoa học đều thừa nhận sự tồn tại của quyển mềm, và ý nghĩa to lớn của nó đối với hoạt động kiến tạo của vỏ trái đất Vỏ trái đất (thạch quyển) nằm trôi nổi và trượt trên quyển mềm vỡ vậy lực phát sinh từ quyển mềm đã tác động trực tiếp và mạnh mẽ tới

vỏ trái đất làm vỏ trái đất bị biến dạng mạnh mẽ (biến dạng dẻo cũng như biến dạng dòn – biến dạng phá huỷ)

Sự chuyển động của vỏ trái đất là nguyên nhân trực tiếp dẫn tới những kết quả như: Hình thành lờn các châu lục, các quần đảo và đại dương Làm mất đi hay xuất hiện những hòn đảo Làm cho nhiều vùng, miền trên trái đất bị hạ thấp hay nâng cao dần (ví dụ: đất nước Hà Lan có một phần lãnh thổ đang bị thấp dần và ngập chìm dưới nước biển với tốc độ vài mm/năm) Hình thành lên hệ thống sông lớn trên thế giới (do các đứt gãy kiến tạo gây lên) Hình thành lên những dãy núi cao hàng nghìn mét, trên lục địa và dưới đáy đai dương Đặc biệt chuyển động kiến tạo đó làm tách dần đáy đại dương để rồi hình thành lên sống núi giữa các đại dương (Thái Bình Dương, Ấn Độ Dương, Đại Tây Dương) với tổng chiều dài ≈ 65.000Km, rộng hàng trăm, hàng nghìn Km (≈ 4000 Km) Làm tăng diện tích của Đại Tây Dương, nhưng lại thu hẹp dần diện tích của Thái Bình Dương Làm các lớp đá bị uốn cong

để tạo lên các nếp uốn kiến tạo Gây lên động đất, sóng thần, núi lửa

a) Chuyển động theo phương thẳng đứng

Chuyển động này còn gọi là chuyển động Thăng Trầm Đây là dạng chuyển động nâng lên, hạ xuống theo phương thẳng đứng của vỏ trái đất Nó thường xảy ra trên khu vực rộng

lớn hàng triệu Km2, song nó cũng có thể xảy ra trên một diện tích chỉ vài ngàn hay vài trăm

Chuyển động thăng trầm là nguyên nhân hình thành lên các châu lục, các quần đảo và các đại dương vì vậy nó cũng được gọi là chuyển động tạo lục Những biểu hiện của chuyển động thăng trầm được ghi nhận ở nhiều nơi trên thế giới Ví dụ: Ngoài Vịnh Hạ Long, trên vách các núi đá vôi thấy rất rừ ngấn nước biển cổ, đó là vết lằn sâu vào vách đá do sóng vỗ tạo lên Do chuyển động nâng lên của khu vực biển Hạ Long đã làm ngấn nước biển cổ này hiện nay nằm cao hơn mực nước biển hiện tại ≈ 2m Năm 1749 người ta đã phát hiện ra một thành phố nhỏ ở Vịnh Napolis (thuộc Italya) cũng bị ngập dưới nước biển Thành phố này được xây dựng từ năm 105 TCN, nhưng do vỏ trái đất ở khu vực này bị lấn chìm làm thành phố phải ngập dưới nước biển Hiện nay một phần lãnh thổ của đất nước Hà Lan đang bị chìm dần với tốc độ vài mm/năm Do vậy phần lãnh thổ này nằm thấp hơn mực nước biển hiện tại khoảng vài mét Vì vậy người ta đã phải xây dựng con đê biển cao tới 15m để đảm bảo an toàn cho người dân

b) Chuyển động theo phương nằm ngang

Đây là dạng chuyển động cơ bản thứ hai của vỏ trái đất Không một nhà khoa học địa chất nào phủ nhận vai trò to lớn của dạng chuyển động này trong quá trình làm biến dạng vỏ trái đất là nguyên nhân làm vỏ trái đất bị căng dần, nứt vỡ hoặc dồn lên -uốn nếp Kết quả

đã hình thành lên những dãy núi uốn nếp dài hàng ngàn Km (dãy Hymalaia, dãy Trường Sơn…) và tạo lên hệ thống đứt gãy (phay) kiến tạo cú quy mô rất khác nhau được phân bố đều khắp vỏ trái đất Chính vì vậy dạng chuyển động nằm ngang theo phương tiếp tuyến với trái đất này cũng được gọi là chuyển động tạo sơn hay chuyển động tạo nếp uốn và đứt gãy Theo học thuyết kiến tạo mảng, chuyển động nằm ngang giữ vai trò chủ đạo làm biến dạng vỏ trái đất Các đứt gãy sẽ làm vỏ trái đất nứt vỡ thành nhiều mảng và do sự chuyển động ngang, các mảng này xô húc vào nhau, tách rời nhau… Trong thực tế tự nhiên, biểu hiện của chuyển động theo phương ngang cũng được các nhà khoa học ghi nhận, xác định một cách chính xác khoa học và thuyết phục Ví dụ: Khoảng cách giữa đài thiên văn Greenwich (Anh) và Oasinton (Hoa Kỳ) trong vòng 13 năm đã rút ngắn lại 0.7m do sự chuyển dịch ngang về phía nhau của hai quốc gia ở hai châu lục Kết quả đo đạc từ vệ tinh nhân tạo cho thấy nước Anh so với bản đồ cũ đã vẽ thì nay đã dịch chuyển về phía bờ biển châu Âu 190m

1.1.2.2 Chuyển động nếp uốn

a) Khái niệm

Hiện tượng các lớp đá dưới tác dụng của lực kiến tạo bị uốn cong thành những nếp

uốn nhưng chúng không bị đứt rời mà vẫn giữ nguyên tính liền khối, thì những nếp uốn đó

gọi là nếp uốn kiến tạo Chuyển động thẳng đứng hay nằm ngang của vỏ trái đất đều tạo nên

nếp uốn, song chuyển động thẳng đứng thường tạo nên những lớp có hình dạng đơn giản, với quy mô lớn, cũng chuyển động nằm ngang thường tạo nên nếp uốn phức tạp

b)Đặc điểm của nếp uốn địa chất

Một nếp uốn địa chất bao gồm các yếu tố như sau:

- Vòm nếp uốn: Là phần uốn cong của lớp đá

- Góc nếp uốn: Là góc được tạo bởi phần kéo dài của hai cánh

- Cánh nếp uốn: Là phần (lớp đá) nằm tiếp theo của vòm ở cả hai phía

- Mặt trục (P): Là mặt giả thiết phân chia dọc nếp uốn làm hai phần bằng nhau (mặt trục là mặt phân giác của góc nếp uốn)

- Nhân nếp uốn: là phần trung tâm của nếp uốn

- Đường bản lề: Là đường giao tuyến giữa mặt trục với vòm nếp uốn

- Đường trục dài (d): Là đường giao tuyến giữa mặt trục với mặt phẳng nằm ngang

- Trục ngắn (chiều rộng) R:là khoảng cách giữa hai đỉnh điểm của hai nếp uốn nằm kề hai phía

- Đỉnh điểm nếp uốn: Là điểm bị uốn cong cực đại của nếp uốn

Hình 1.4 Nếp uốn địa chất

c) Phân loại nếp uốn địa chất

- Dựa vào vị trí không gian của vòm nếp uốn và tuổi của đá ở phần nhân và hai cánh của nếp uốn có thể phân ra hai loại nếp uốn như sau:

+ Nếp lồi cũng được gọi là (bối tà; sơn tụ): Là nếp uốn có đỉnh vòm hướng lên phía trên (đỉnh vòm nằm cao hơn hai cánh), và đá ở phần nhân già hơn ở hai cánh (tuổi giảm dần ở trung tâm về hai cánh)

+ Nếp lõm cũng được gọi là (hướng tà, động tụ): Là nếp uốn có đỉnh vòm quay (hướng) xuống phìa dưới (đỉnh vòm nằm thấp hơn hai cánh), và có đá ở phần trung tâm (nhân) trẻ hơn ở hai cánh Nghĩa là tuổi của đá tăng dần (già dần) từ trung tâm về phía hai cánh

Hình 1.5 Các loại nếp uốn

d) Ảnh hưởng của nếp uốn tới công tác khai thác

Gây hiện tượng lặp lại vỉa và mất vỉa, lực liên kết giữa các lớp đá kém bền vững do xuất hiện khe nứt ép nén tại hai mặt phân lớp Tại vòm nếp uốn xuất hiện nhiều khe nứt kiến tạo làm giảm độ vững bền cơ học của đá khi đường lò đào qua để xảy ra xập lở

1.1.2.3 Chuyển động phay phá, đứt gãy

Biến dạng phá hủy được thể hiện ở hai dạng: Dạng khe nứt và dạng đứt gãy chúng

có những điểm khác biệt về bản chất

a) Khe nửt kiến tạo

Khe nứt kiến tạo được phát sinh do sự nứt vỡ đá của vỏ trái đất thành từng khối riêng biệt, tách rời, dưới tác dụng của lực kiến tạo Song những khối đó không bị dịch chuyển tương đối so với nhau Trong tự nhiên không chỉ tồn tại các khe nứt có nguồn gốc kiến tạo

mà cũng nhiều loại nguồn gốc khác như: Khe nứt nguyên sinh được hình thành trong quá trình thành tạo đá (khe nứt sinh ra do sự đông nguội của đá mácma, hay do sự co ngót, mất

nước, giảm thể tìch trong giai đoạn thành đá của đá trầm tích)

b) Đứt gãy, phay phá địa chất

b1) Khái niệm: Đứt gãy là một dạng cấu tạo địa chất, nó được sinh ra do sự nứt vỡ đá của

vỏ trái đất thành từng khối riêng biệt tách rời dưới tác dụng của lực kiến tạo và giữa các khối đó có sự dịch chuyển tương đối so với nhau

Hình 1.6 Hiện tượng phay phá, đứt gãy

Như vậy ta thấy đứt gãy thực chất cũng là những khe nứt kiến tạo nhưng có sự dịch chuyển của các khối nứt Ngoài ra đứt gãy cũng có những đặc điểm mà khe nứt không có,

đó là quy mô, có những đứt gãy kéo dài hàng vạn km, rộng hàng ngàn mét, sâu hàng trăm km…Đứt gãy có ý nghĩa quan trọng không chỉ trong lĩnh vực địa chất mà trong cả lĩnh vực địa mạo trong sự hình thành địa hình trái đất

Khi nghiên cứu đứt gãy người ta cần nghiên cứu nhiều nội dung khác nhau, trong đó việc nghiên cứu các yếu tố của đứt gãy là nội dung quan trọng với một đứt gãy cần xác định các yếu tố như: Cánh nâng, cánh hạ, mặt trượt, đường đứt gãy và các cự lý dịch chuyển ABCD là mặt trượt, AB; CD là đường đứt gãy, Đoạn AD là cự ly dịch chuyển thực, Đoạn h

là cự ly dịch chuyển đứng, Đoạn m là cự ly dịch chuyển tầng, Đoạn n là cự ly dịch chuyển ngang

b2)Các yếu tố của phay phá, đứt gẫy: Mặt trượt (mặt đứt gãy): Là mặt nơi mà hai khối đá

(hai cánh) tiếp xúc và trượt tương đối song song với nhau

- Đường đứt gãy AB cà CD: là giao tuyến giữa mặt phẳng nằm ngang và mặt đứt gãy

- Cánh nâng: Là cánh dịch chuyển lên phía trên theo mặt trượt,

- Cánh hạ: Là cánh dịch chuyển xuống phìa dưới theo mặt trượt,

- Ký hiệu đứt gãy, phay phá địa chất trên bản vẽ là F

b3) Phân loại đứt gãy, phay phá địa chất

Dựa vào quy mô và những đặc điểm riêng biệt đứt gãy được phân ra làm hai loại:

Đứt gãy sâu và đứt gãy vỏ

Đứt gãy sâu: Là đứt gãy có quy mô lớn, rất lớn, đặc biệt nó có chiều sâu xuống tận lớp manti (sâu ≈ 700km), có nghĩa là nó cắt hết chiều dày vỏ trái đất và cũng cắt sâu xuống lớp manti ở dưới hàng trăm km Đứt gãy sâu có chiều dài đạt tới hàng ngàn km, chiều rộng hàng trăm, thậm chí hàng ngàn km (ở ngoài đại dương)

Đứt gãy vỏ: Là đứt gãy chỉ làm nứt vỡ (phá hủy) đá ở phần phía ngòai của vỏ trái đất, đứt gãy vỏ nhìn chung nhỏ hơn đứt gãy sâu nhiều Có những đứt gãy vỏ chỉ kéo dài vài ba mét, thậm chí vài chục cm Song cũng có những đứt gãy vỏ khá lớn: chiếu dài đạt tới hàng trăm km, rộng hàng chục, hàng trăm mét Số lượng đứt gãy vỏ lớn gấp hàng trăm lần đứt gãy

chục đứt gãy lớn nhỏ

Hình 1.6 Các loại phay phá, đứt gãy địa chất

Dựa vào sự tương quan dịch chuyển giữa hai cánh của phay phá đứt góy địa chất có thể chia ra thành các loại;

Đứt gãy thuận: Là đứt gẫy có mặt trượt dốc về phía cánh hạ hoặc là đứt gãy có cánh treo (cánh nằm ở trên mặt trượt) bị tụt xuống

Đứt gãy nghịch: Là đứt gãy có mặt trượt dốc về phía cánh nâng hoặc là đứt gãy có

c) Địa hào

Là một dạng cấu tạo địa chất được tạo nên bởi hai hoặc nhiều đứt gẫy có phần đất đá nằm ở trung tâm của chúng bị sụt xuống Địa hào chỉ do hai đứt gẫy tạo nên là loại đơn giản, song nó có thể do nhiều đứt gãy tạo nên gọi là dạng phức tạp

Hình 1.7 Địa hào phức tạp

d) Địa lũy

Là một dạng cấu tạo địa chât được tạo nên bởi hai hay nhiều đứt gãy mà phần đất đá nằm kẹp giữa chúng được nâng nên

Hình 1.8 Các loại địa lũy

e) Ảnh hưởng của khe nứt và đứt gãy tới thăm dò, khai thác khóang sản

Khe nứt và đứt gãy kiến tạo đã có những ảnh hưởng lớn tới thăm dò và khai thác khoáng sản

e1)Ảnh hưởng của khe nứt thể hiện như sau

Khe nứt là môi trường thuận lợi cho việc tàng trữ nước của đá, kéo theo là sự thuận

lợi cho quá trình phong hóa không chỉ của đá mà cả khóang sản Điều đó dẫn tới khoáng sản

bị suy giảm chất lượng và làm hao hụt về trữ lượng Khe nứt làm giảm cường độ chịu lực

của đá vì vậy khi đường lò đào qua nếp uốn do ở vòm nếp uốn tập trung nhiều khe nứt nên

thường xảy ra hiện tượng “sụt vòm” sụt lở đường lò Bên cạnh những ảnh hưởng xấu, bất

lợi, thì trong một số trường hợp khe nứt cũng có sự ảnh hưởng tốt tới công tác tìm kiếm,

thăm dò, khai thác khoáng sản

e2) Ảnh hưởng của đứt gãy kiến tạo được thể hiện

Gây nên hiện tượng mất vỉa, lặp lại vỉa khoáng sản (than…), do đó đó làm phức tạp thêm cho công tác thăm dò (gây khó khăn cho công tác đồng danh vỉa) và làm thiệt hại cho quá trình khai thác (sự mất vỉa làm cho đường lò khai thác đi vào đá)

Đứt gãy là nơi xung yếu, ví đất đá ở đó bị nghiền nát vỡ vụn làm giảm cường độ chịu lực của đá do vậy khi đường lò đào qua dễ xảy ra xập lở Hầu hết các đứt gãy đều chứa nước

do vậy khi đường lò đào qua thường xảy ra sự tràn ngập nước gây nguy hiểm cho tính mạng con người và thiệt hại về kinh tế Đứt gãy cũng là đối tượng quan trọng trong lĩnh vực tìm kiếm, thăm dò và khai thác nước ngầm

1.2 KHÁI QUÁT VỀ TRẮC ĐỊA MỎ

1.2.1 Khái niệm và phân loại

1.2.1.1 Khái niệm

Trắc địa là một ngành khoa học nghiên cứu về hình dạng kìch thước quả đất, bề mặt

tự nhiên của quả đất, về các phương pháp đo đạc, xử lý các số liệu, thành lập bản đồ, bình

đồ

1.2.1.2 Phân loại

Tùy theo quy mô, đối tượng và các phương pháp nghiên cứu khác nhau mà trắc địa

được chia làm các chuyên ngành chình như:

Trắc địa cao cấp: Có nhiệm vụ nghiên cứu về hình dạng, kìch thước của toàn bộ hoặc các vùng rộng lớn của bề mặt trái đất và nghiên cứu biến động của vỏ quả đất,…

Trắc địa địa hình - địa chính: Có nhiệm vụ nghiên cứu quy trình công nghệ thành lập bản đồ địa hình bằng phương pháp đo vẽ trực tiếp hoặc bằng phương pháp sử dụng ảnh chụp từ máy bay hay ảnh vệ tinh

Trắc địa mỏ - công trình: Có nhiệm vụ nghiên cứu phương pháp trắc địa trong khảo sát địa hình phục vụ thiết kế công trình, thi công, theo dõi quá trình biến dạng công trình xây dựng

Trắc địa ảnh: Chuyên nghiên cứu các phương pháp chụp ảnh bề mặt trái đất (chụp ảnh mặt đất, chụp ảnh hàng không) để thành lập bản đồ địa hình

Trắc địa bản đồ: Nghiên cứu các phương pháp biểu thị, biên tập, trình bày, in và sử dụng các loại bản đồ chuyên ngành ( bản đồ địa lý, địa hình, )

1.2.1.3 Vai trò của trắc địa

Công tác trắc địa đóng vai trò quan trọng trong hầu hết các lĩnh vực kể cả trong kinh

tế và quốc phòng Đối với lĩnh vực anh ninh, quốc phòng bản đồ địa hình là tài liệu quan trọng trong việc lập kế hoạch và chỉ huy tác chiến Đối với các ngành như xây dựng, giao thông, thuỷ lợi, địa chất, khì tượng, thì công tác trắc địa đóng vai trò quan trọng trong cả 4 giai đoạn: khảo sát, thiết kế, thi công, theo dõi và nghiệm thu công trình

Trong giai đoạn quy hoạch, tùy theo quy hoạch tổng thể hay chi tiết mà người ta sử dụng tỷ lệ bản đồ thích hợp để vạch ra các phương án quy hoạch, các kế hoạch tổng quát khai thác và sử dụng công trình Trong giai đoạn khảo sát thiết kế, trắc địa tiến hành xây dựng các lưới khống chế trắc địa (lưới khống chế mặt bằng và lưới khống chế độ cao), đo vẽ bản đồ, bình đồ và mặt cắt địa hình phục vụ cho việc chọn vị trí, lập các phương án xây dựng và thiết kế kỹ thuật công trình

Trong giai đoạn thi công, trắc địa tiến hành công tác xây dựng lưới trắc địa công trình, để bố trí các công trình trên mặt đất theo đúng thiết kế Kiểm tra, theo dõi quá trình thi công, đo biến dạng và đo vẽ hoàn công công trình để kiểm tra vị trì, kìch thước các công trình đó xây dựng.Trong giai đoạn quản lý và khai thác sử dụng các công trình, trắc địa thực hiện công tác đo các thông số biến dạng công trình như đo lún, độ nghiêng và độ chuyển vị trí công trình Từ các thông số biến dạng kiểm chứng công tác khảo sát, thiết kế, đánh giá mức độ ổn định và chất lượng công trình

1.2.2 Các hệ tọa độ dùng trong trắc địa

1.2.2.1 Mặt nước gốc Trái đất và mặt nước gốc quy ước

Mặt nước đại dương trung bình ở trạng thái yên tĩnh (không bị ảnh hưởng của gió,

thuỷ triều) trải dài xuyên qua lục địa, hải đảo, tạo thành mặt cong khép kìn được gọi là "mặt

nước gốc trái đất", cũng gọi là mặt thuỷ chuẩn Trong trắc địa thực hành sử dụng mặt nước

gốc này làm cơ sở để xác định độ cao cho các điểm

Tuy nhiên để cho chính xác, mỗi một quốc gia bằng số liệu đo đạc của mình xây dựng một mặt thuỷ chuẩn dựng trong đo độ cao riêng, được gọi là mặt nước gốc Ở Việt

Nam lấy mặt nước biển trung bình bằng việc quan sát nhiều năm của trạm nghiệm triều ở đảo Hòn Dấu (Đồ Sơn, Hải Phòng) làm mặt thuỷ chuẩn gốc để làm cơ sở trong việc xây dựng độ cao cho các điểm trên toàn quốc Dựa vào mặt thuỷ chuẩn gốc để người ta xác định

độ cao cho các điểm

1.2.2.2 Hệ tọa độ địa lý

a) Các yếu tố của trái đất

a1) Kinh tuyến của trái đất

Kinh tuyến của trái đất là giao tuyến của mặt phẳng chứa trục quay của trái đất với

mặt nước gốc Mặt phẳng chứa kinh tuyến gọi là mặt phẳng kinh tuyến Như vậy kinh tuyến của trái đất là một đường cong khép kìn đi qua hai cực và có vô số các kinh tuyến theo cách định nghĩa như trên Theo quy ước của Quốc tế, người ta lấy mặt phẳng kinh tuyến đi qua đài thiên văn Greenwich thủ đô Luân Đôn nước Anh làm mặt phẳng kinh tuyến gốc (kinh

tuyến gốc được gọi là mặt phẳng kinh tuyến gốc

a2) Vĩ tuyến của trái đất

Là giao tuyến giữa mặt phẳng vuông góc với trục quay của trái đất với mặt nước gốc

của trái đất, được tạo thành một đường cong khép kín gọi là vĩ tuyến Mặt phẳng chứa vĩ tuyến gọi là mặt phẳng vĩ tuyến Khi mặt phẳng cắt đi qua tâm của trái đất, ta được vĩ tuyến

lớn nhất và gọi là xìch đạo Mặt phẳng chứa xìch đạo gọi là mặt phẳng xích đạo Từ những khái niệm trên, một điểm trên trái đất luôn có một kinh tuyến và một vĩ tuyến đi qua nó

b) Tọa độ địa lý của một điểm trên mặt đất

Tọa độ địa lý của một điểm trên trái đất gồm hai yếu tố độ vĩ và độ kinh

b1)Độ kinh  của một điểm

Độ kinh  của điểm M (M) là góc nhị diện hợp bởi mặt phẳng kinh tuyến gốc và

kinh Tây

b2) Độ vĩ  của một điểm

Độ vĩ  của điểm M (M) là góc hợp bởi đường thẳng nối từ điểm đó tới tâm trái đất

với hình chiếu của nó trên mặt phẳng xìch đạo Người ta quy ước tại mặt phẳng xìch đạo là

về phía Nam gọi là độ vĩ Bắc và độ vĩ Nam

Hình 1.10 Kinh tuyến , Vĩ tuyến

Độ vĩ địa lý có giá trị từ 00

khi biểu thị tọa độ địa lý của một điểm, người ta phải ghi thêm ở phía sau giá trị tọa độ địa

lý bằng các chữ Bắc hoặc Nam đối với độ vĩ và các chữ Đông hoặc Tây đối với độ kinh Ví

1.2.3 Bản đồ, bình đồ, mặt cắt địa chất

1.2.3.1 Khái niệm bản đồ, bình đồ

a)Bản đồ

Bản đồ là hình ảnh thu nhỏ và được khái quát hoá một phần rộng lớn bề mặt quả đất

lên mặt phẳng nằm ngang theo phép chiếu hình bản đồ với những nguyên tắc biên tập khoa

là bản đồ địa hình

b) Bình đồ

Bình đồ biểu thị một khu đất nhỏ theo phép chiếu hình đơn giản, nghĩa là coi mặt

quy chiếu toạ độ và độ cao là mặt phẳng nằm ngang Bình đồ thường có tỷ lệ rất lớn

1.2.3.2 Mặt cắt địa hình

Mặt cắt địa hình là hình chiếu của mặt cắt mặt đất (mặt cắt dọc hoặc ngang) theo một

hướng vuông góc với mặt cắt dọc Thông thường mặt cắt địa hình được biểu thị theo 2 trục

biểu diễn cùng tỷ lệ hoặc khác tỷ lệ Nhưng thường chênh lệch độ cao giữa các điểm ìt hơn khoảng cách, nên người ta thường chọn tỷ lệ đứng gấp 10 lần tỷ lệ ngang

1



Trong đó: M : Mẫu số tỷ lệ bản đồ, nó biểu diễn mức độ thu nhỏ trên bản đồ

Sbd: Chiều dài của đoạn thẳng trên bản đồ

Khi biểu thị tỷ lệ bản đồ, tử số ta thường chọn bằng 1, còn mẫu số bản đồ là các số chẵn Như vậy, tỷ lệ bản đồ tỉ lệ nghịch với mẫu số tỷ lệ bản đồ, nên trị số M càng nhỏ thì tỷ

lệ bản đồ càng lớn, tức là mức độ biểu thị địa vật trên bản đồ càng chi tiết và ngược lại

1.2.4.2 Phân loại tỷ lệ bản đồ

Dựa vào mẫu số tỷ lệ bản đồ người ta phân bản đồ thành 3 loại bản đồ như sau:

- Bản đồ tỷ lệ lớn: Là những bản đồ có mẫu số tỷ lệ bản đồ từ 5.000 đến 500 hoặc lớn hơn

Ví dụ: 1: 5.000, 1: 2.000, 1:1.000, 1:500

- Bản đồ tỷ lệ trung bình: Là những bản đồ có mẫu số tỷ lệ bản đồ từ 50.000 đến 10.000 Ví dụ: 1: 50.000, 1: 25.000, 1:10.000

- Bản đồ tỷ lệ nhỏ: Là những bản đồ có mẫu số tỷ lệ bản đồ từ 100.000 đến 1.000.000 hoặc lớn hơn Vì dụ: 1: 1.000.000, 1: 500.000, 1:100.000

1.2.4.3 Ứng dụng của tỷ lệ bản đồ

Từ định nghĩa ta có thể viết công thức:

M

1 S

Nếu ta đo được chiều dài nằm ngang là: 2,5km thì kích thước để vẽ lên bản đồ tỷ lệ 1/5000 là:

cm

km

50 5000

250000 5000

5 ,

1.2.5 Các phương pháp biểu diễn đường địa hình

Ta đã biết, bản đồ địa hình là hình ảnh thu nhỏ của mặt đất Do vậy biểu diễn bản đồ phải đầy đủ các nội dung có trên mặt đất Nhưng mặt đất lại đa dạng phức tạp cho nên ta phải dùng các ký hiệu thì mới thể hiện hết tình đa dạng đó Để dễ biểu thị người ta phân ra làm các dạng ký hiệu như:

Ký hiệu địa vật: là ký hiệu biểu thị cho các vật thể trên mặt đất như: nhà cửa, cây cối,

ao hồ, đường xá,…

Ký hiệu địa mạo: là ký hiệu biểu thị hình dáng nhấp nhô của mặt đất

1.2.5.1 Ký hiệu địa vật

Địa vật trên mặt đất có nhiều loại, song để biểu thị nó người ta phân mỗi loại vào

một trong ba dạng ký hiệu sau:

a) Ký hiệu theo tỷ lệ

Dùng để vẽ cho những địa vật có kìch thước lớn mà khi vẽ người ta phải căn cứ vào

kìch thước thật và vị trí của nó trong thực tế để đo, từ đó mà rút ra theo tỷ lệ bản đồ để vẽ,

ví dụ như: vùng dân cư, làng xã, nhà máy, xí nghiệp,…

b)Ký hiệu phi tỷ lệ

Dùng để biểu thị cho những địa vật có kìch thước quá nhỏ mà không biểu thị theo tỷ

lệ bản đồ được nhưng vị trí của nó lại có ý nghĩa quan trọng

Để vẽ những địa vật này người ta phải qui ước hình dạng và kìch thước để vẽ, những địa vật này phải xác định vị trí chính xác của nó để vẽ đúng với vị trí thực tế của nó ở ngoài thực địa đó được đo đạc Ngoài ra ký hiệu vẽ không theo tỷ lệ còn dùng để biểu thị đặc tính của một khu vực như: đầm lầy, đồng cỏ, rừng cây,…

c) Ký hiệu nửa tỷ lệ

Dùng để biểu thị những địa vật có dạng chạy dài như đường xá, mương, kênh

nhỏ,…Những địa vật này chiều dài phải vẽ chình xác kìch thước của nó đó rút ra theo tỷ lệ

bản đồ, còn chiều rộng vì quá nhỏ cho nên ta phải qui ước theo ký hiệu bản đồ đã qui định

1.2.5.2 Ký hiệu địa mạo

Trong thực tế có rất nhiều phương pháp để biểu thị hình dáng mặt đất như: phương pháp tô màu, kẻ vân,…Nhưng nói chung các phương pháp nêu trên không đáp ứng được yêu cầu chình xác và không dùng để thiết kế các công trình được Trong các ngành kỹ thuật hiện nay thì chủ yếu biểu diễn dáng đất bằng các đường đồng mức Đường đồng mức là đường nối liền các điểm có cùng độ cao trên mặt đất, nên còn được gọi là đường bình độ hoặc đường đẳng cao, nó được định nghĩa như sau:

a)Định nghĩa đường đồng mức

Đường đồng mức là hình chiếu bằng của giao tuyến giữa mặt đất tự nhiên với các mặt phẳng song song với mặt nước gốc của quả đất ở các độ cao khác nhau Theo qui ước các đường đồng mức phải có độ cao chẵn, hiệu độ cao giữa hai đường đồng mức gần nhau

gọi là khoảng cao đều ký hiệu là E

Hình 1.12 Đường đồng mức

b)Đặc tính của đường đồng mức

- Những điểm nằm trên cùng một đường đồng mức có cùng một độ cao

- Đường đồng mức phải liên tục và khép kìn, trường hợp đường đồng mức không khép kín trong phạm vi tờ bản đồ thì phải kéo dài đến tận biên của bản đồ

- Chỗ nào đường đồng mức cách xa nhau chỗ đó tương ứng ngoài mặt đất dốc thoải và ngược lại, chỗ nào địa hình có vách đứng thì các đường đồng mức nằm trùng lên nhau

- Đường đồng mức không cắt nhau, trường hợp đặc biệt như núi hàm ếch đường đồng mức

có thể chồng lên nhau

c)Cách vẽ đường đồng mức

Khi vẽ các đường đồng mức (đường bình độ cái, đường bình độ con) ta thường chọn

có độ đậm của nét là 0,1mm, cứ 4 đường con thì có một đường bình độ cái, với độ đậm gấp 1,5 – 2 lần

Các đường đồng mức phụ thì vẽ bằng nét đứt cùng với độ đậm là 0,1mm Các đường đồng mức cái được ghi số, đó là tên độ cao của đường đồng mức đó Con số ghi độ cao phải vuông góc với đường đồng mức

Để vẽ các đường đồng mức phải căn cứ vào độ cao của các điểm chi tiết khi đo vẽ địa hình, tiến hành chia các đường đồng mức và vẽ chúng trên bản đồ Đầu tiên ta vẽ đường đồng mức bằng bút chì, sau khi kiểm tra lại độ chính xác của chúng ta mới chính thức vẽ chúng bằng màu nâu như quy định

CHƯƠNG 2 ĐÀO CHỐNG LÒ

2.1.CHỐNG GIỮ LÒ BẰNG VÀ LÒ NGHIÊNG

2.1.1 Vỏ chống các đường lò

2.1.1.1 Khái niệm

Vỏ chống đường lò là tổ hợp các kết cấu nhân tạo được thi công bên trong các đường

lò nhằm ngăn ngừa sự phá huỷ của đất đá xung quanh và giữ được hình dạng, kích thước tiết diện ngang cần thiết của đường lò, đảm bảo cho người, thiết bị làm việc an toàn và có năng suất cao.Vì vậy, xây dựng vỏ chống là biện pháp cơ bản nhất để bảo vệ đường lò trong suốt thời gian sử dụng Các công việc phục vụ cho việc xây dựng vỏ chống được gọi là công

tác chống lò

2.1.1.2 Các yêu cầu đối với vỏ chống

1 Yêu cầu về kỹ thuật : Vỡ chống phải đảm bảo về độ bền và độ ổn định

Yêu cầu về độ bền: Vỏ chống phải chịu được sự tác dụng của ngoại lực và giữ được ứng

suất sinh ra trong đó không vượt giới hạn ứng suất

Yêu cầu về độ ổn định: Dưới tác dụng của áp lực đất đá vỡ chống không bị biến dạng và xê

dịch vị trí (giữ nguyên vị trí ban đầu)

2 Yêu cầu về mặt sản xuất: Không được gây trở ngại cho các quá trình sản xuất của mỏ,

chiếm ít tiết diện trong lò, ít cản luồng gió, không sinh ra khí độc, gây cháy, dễ thi công

3 Yêu cầu về kinh tế: Với yêu cầu này vật liệu và kết cấu của vỏ chống phải phù hợp với

thời gian tồn tại của đường lò, vốn đâu tư ban đầu, giá thành (chi phí) cho sửa chữa trong quá trình sử dụng là nhỏ nhất

Tổng hợp cả 3 yêu cầu trên một cách đúng đắn chúng ta được một phương án tối ưu về vỏ chống trong từng trường hợp cụ thể

Theo vật liệu làm vỏ chống có thể chia ra: vỏ chống gỗ, vỏ chống kim loại, vỏ chống bằng bê tông, bê tông cốt thép

Theo thời hạn phục vụ có thể chia ra: vỏ chống tạm thời, vỏ chống cố định; Vỏ chống tạm thời: là loại vỏ chống tồn tại ở thời gian ngắn nhằm ngăn ngừa sự sụt lở của đất

đá vào đường lò khi chưa được xây dựng vỏ chống cố định Vỏ chống cố định là loại vỏ chống tồn tại trong suốt thời gian sử dụng của đường lò

Theo kết cấu của vỏ chống có thể chia ra: Vỏ chống liền khối, vỏ chống đơn, vỏ chống vì neo bê tông phun lưới thép

Theo chế độ làm việc của vỏ chống người ta chia ra vỏ chống cứng và vỏ chống linh hoạt Vỏ chống cứng là loại vỏ chống trong quá trình làm việc không có sự thay đổi về hình dạng và kích thước Vỏ chống linh hoạt (mềm) là loại vỏ chống mà trong qúa trình chịu lực

có sự thay đổi về hình dạng và kích thước Vỏ chống linh hoạt thay đổi về kìch thước gọi là

vỏ chống linh hoạt kích thước (vỏ chống linh hoạt chịu lực) Vỏ chống thay đổi về hình dạng gọi là vỏ chống linh hoạt về hình dạng

2.1.2 Xác định hình dạng và kích thứơc tiết diện ngang đường lò

2.1.2.1 Xác định hình dạng tiết diện ngang

Trạng thái ứng suất và độ ổn định của đường lò thực chất bị ảnh hưởng bởi hình dạng tiết diện ngang đường lò Độ tập trung ứng suất trên chu tuyến của tiết diện thay đổi trong

một giới hạn rất lớn và nó phụ thuộc vào độ cong của đường biên tiết diện Việc chọn hình dáng tiết diện hợp lý cũng là biện pháp tốt để đảm bảo độ ổn định cho đường lò Ngay cả trong điều kiện khi mà sự phá hủy của đất đá xung quanh đương lò không thể tránh khỏi thì hình dạng tiết diện ngang của đường lò vẫn đóng một vai trò quan trọng

Hình dạng tiết diện ngang đường lò ngoài việc thoả mãn yêu cầu khai thác, còn phải thoả mãn về phương diện chịu lực, phù hợp với những đặc điểm của vật liệu dùng để chống

lò và phương pháp thi công Trong mọi trường hợp phải giảm diện tích tiết diện ngang một cách tối thiểu

Hình 2.1 Hình dạng tiết diện các đường lò

Việc lựa chọn hình dạng tiết diện ngang của đường lò phụ thuộc vào điều kiện địa chất, tính chất cơ lý của đất đá xung quanh đường lò, vật liệu chống lò, thời gian tồn tại của đường lò cũng như kìch thước tiết diện của nó Ngoài ra, còn phải chú ý đến khả năng thi công (chế tạo) kết cấu của vỏ chống, khung chống, khả năng sử dụng (như vận tải, thông gió, người đi lại) và các chỉ tiêu kinh tế

Nếu các đường lò được chống bằng bê tông, bê tông cốt thép, gạch, đá và các thanh kim loại cong, thì hình dạng hợp lý nhất của tiết diện ngang đường lò là một đường cong, phụ thuộc vào hướng tác dụng của áp lực mà ta có các dạng cong khác nhau Khi chỉ có áp lực nóc lò là chủ yếu, hợp lý nhất ta chọn tiết diện ngang đường lò có dạng nóc hình vòm, tường thẳng đứng Khi có cả áp lực nóc và hông, nên chọn dạng hình móng ngựa Khi có áp lực ở mọi phía và cường độ gần như nhau ta chọn hình dạng tiết diện ngang đường lò có dạng hình móng ngựa với đáy ngược, hình tròn Trường hợp áp lực tác dụng mọi phía không đồng đều, nhưng đối xứng, ở nóc và nền có áp lực lớn hơn 2 bên hông lò, nên chọn dạng elíp với trục dài theo hướng có áp lực lớn hơn

Nếu các được chống bằng gỗ, bê tông cốt thép đúc sẵn theo dạng các thanh thẳng, hoặc các thanh kim loại thẳng thì hợp lý nhất là chọn tiết diện lò có dạng hình thang, hình chữ nhật, hình đa giác Nếu xét về phương diện chịu lực thì đường lò có tiết diện ngang hình chữ nhật là dễ bị biến dạng nhất, còn lò có tiết diện ngang hình tròn là ổn định nhất Thông thường các đường lò bằng, lò nghiêng trong các mỏ hầm lò có tiết diện ngang hình vòm, hình thang, đôi khi có hình móng ngựa, hình chữ nhật

2.1.2.2 Xác định kích thước tiết diện

a).Cơ sở để xác định kích thước tiết diện ngang đường lò

Để xác định hình dạng tiết diện ngang đường lò ta dựa trên các cơ sở sau: Kích thước lớn nhất của thiết bị vận tải lâu dài trong đường lò Các khoảng cách an toàn theo quy phạm Căn cứ vào hai yếu tố trên ta xác định được kìch thước tiết diện cần thiết bằng phương pháp hoạ đồ

Sau khi xác định được kìch thước tiết diện của đường lò ta phải tiến hành kiểm tra kích thước tiết diện theo điều kiện thông gió, nghĩa là kiểm tra tốc độ gió trong đường lò có

ở trong phạm vi cho phép hay không Công thức kiểm tra như sau

 Vmax = 4 m/s;

, m/s

Q - Lưu lượng gió cần thiết đưa vào phìa trong của đường lò; Nếu tốc độ gió vượt

b) Xác định kích thước tiết diện hình thang

Chiều rộng bên trong của đường lò ở mức cao nhất của thiết bị vận tải đựơc xác định theo công thức:

B = n + k.A + (k-1)C + m , m Trong đó:

k - Số luồng vận tải trong lò;

A - Chiều rộng lớn nhất của thiết bị vận tải lâu dài trong đường lò (tra bảng);

C - Khoảng cách an toàn theo quy phạm giữa hai mép gần nhất của 2 thiết bị vận tải

m - Khoảng cách an toàn theo quy phạm tính từ mép ngoài ở mức cao nhất của thiết bị vận tải đến vỏ chống (lối người đi lại), m = 0,7 m;

Chú ý: Ở các đoạn lò cong thì lấy n tăng lên một ít, tuỳ thuộc vào bán kính cong của

đoạn cong ta có công thức sau:

R

S L

8

2 2 1

Ở đây: L - Chiều dài của đường lò; m

S - Khoảng cách giữa hai mép trong của đường ray; m

R - Bán kình ngoài đường cong; m; Trên những đoạn đường lò dùng để tháo móc

Trên những đoạn ga cho người lên xuống (khi vận chuyển người bằng goòng chở

cao của toàn bộ đường xe, m; hđx = 0,25  0,35 m; h - Chiều cao thiết bị vận tải lâu dài (tra bảng) m

Hình 2.2 Kích thước tiết diện ngang đường lò hình thang

c) Kích thước tiết diện ngang đường lò dạng hình vòm

Phương pháp xác định chiều rộng bên trong vỏ chống giống như lò có tiết diện ngang hình thang Ta chỉ xác định một số kìch thước chưa biết của phần vòm

0 

kỡnh hai đoạn vũm hụng r = 0,262B; Gúc tõm của đoạn vũm giữa 2 = 76022’; Gúc tõm

Chiều cao từ đỉnh ray đến chõn vũm (đỉnh) tường hay chiều cao phần thẳng của cột

Mức cao nhất của thiết bị vận tải

Mức đỉnh ray Mức đá lát

n

lr

htb 1800

Mức cao nhất nguời đi lại Chiều dày vỏ

Vỏ chống gỗ ở mỏ hầm lũ được sử dụng khỏ nhiều, đặc biệt là ở cỏc đường lũ chuẩn

và lũ nghiờng cơ bản là một khung hỡnh chữ nhật hay hỡnh thang, gồm cú một xà và hai cột bằng gỗ hỡnh trũn đường kớnh từ 15  30 cm (kết cấu vỏ chống khụng đầy đủ, khụng cú kết cấu chịu lực ở nền lũ)

Hỡnh 2.4 Chống giữ đường lũ bằng gỗ

Nếu xung quanh đường lò chỉ có áp lực nóc và hông thì ta sử dụng các dạng vỏ chống khuyết Nếu các đường lò có hiện tượng bùng nền hoặc đất đá nền lò mềm yếu phải đặt thêm cấu kiện chịu lực thứ 4 gọi là dầm nền Khi đó ta có khung chống đầy đủ Trong đó: Xà chịu áp lực nóc lò tác dụng (chống đỡ áp lực nóc) Còn 2 cột chống đỡ áp lực hông

lên phía trên (tránh toác chẻ mộng, tăng diện tích tiếp xúc giữa mộng xà và cột); gia công mộng ở phía bụng cây gỗ Chân cột của vỏ chống không đầy đủ thường đặt vào lỗ chân cột sâu từ 10  30cm Khi đất đá nền mềm yếu, chân cột được chặt bằng để chống lún

Nếu đất đá nền lò rắn cứng, chân cột phải đẽo vát hoặc khoan các lỗ khoan nhỏ ở

than vỉa mỏng, người ta còn dựng các khung chống gỗ hình thang lệch cho các đường lò dọc vỉa, tuỳ thuộc vào thế nằm và góc nghiêng của vỉa cũng như đá vách mà bố trí khác nhau

Hình 2.5 Kết cấu mộng nối của vỏ chống gỗ

(sa thạch, đá vôi), tốt nhất là đặt xà nghiêng theo góc nghiêng của vỉa Còn nếu vỉa dốc ( >

đỡ phần nóc

Đối với các đường lò nghiêng (lò thượng, lò hạ, lò ngược) tuỳ thuộc vào góc nghiêng

30

ngoài các văng trên còn phải

cần phải sử dụng thêm một số vỏ chống có tai Trong quá trình dựng vỏ chống ở lò nghiêng cũng phải chú ý: Nếu có hiện tượng trượt đất đá vách thì đầu

đầu cột và chân cột sẽ trở về vị trí vuông góc với trục đường lò

2.1.3.1 Trình tự và kỹ thuật dựng vì chống gỗ

Trước khi dựng vỏ chống, phải sửa hông lò theo kích thước tiết diện thiết kế, sau đó tiến hành đào lỗ chân cột (vỏ chống không đầy đủ) hay đào rãnh đặt dầm nền (vỏ chống đầy

đủ) Khi đào lỗ chân cột không được đào kiểu trên to dưới nhỏ để tránh hiện tượng chân cột không tiếp xúc với đáy lỗ Còn trường hợp đào rãnh đặt dầm nền, chiều sâu rãnh (1/2 1) đường kính của dầm nền Sau khi đào xong lỗ chân cột, tiến hành dựng từng cột một, cột được giữ bằng các thanh chèn gài vào cột của vỏ chống cũ, sau đó tiến hành sửa nóc và lên

xà Điều chỉnh cho xà ăn khớp với cột, vỏ chống cân không có hiện tượng “treo cằm” và

“chùng cằm”

Điều chỉnh vỏ chống để đảm bảo khoảng cách giữa hai vỏ chống, độ cao, độ thách của cột và toàn bộ vỏ chống nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục đường lò theo thiết kế Sau đó, đóng nêm ở đầu xà và cột để định vị Cuối cùng cài chèn nóc và hông lò Nếu phía sau nóc và hông lò có khoảng trống phải lấy đầu gỗ hay đất đá để chèn kích chặt Trường hợp dựng vỏ chống đầy đủ sau khi đào xong rãnh dầm nền, thì đặt dầm nền, sau đó dựng vỏ chống theo trình tự như trên

Một vì chống đúng kỹ thụât khi nó đảm bảo các yêu cầu: Đủ các bộ phận theo thiết

kế Xà và 2 cột phải nằm trong cùng một mặt phẳng gọi là mặt phẳng vì chống, mặt phẳng này phải vuông góc với trục của đường lò trong bất cứ trường hợp nào Hai đầu thanh chèn phải gác lên hai vì chống kề nhau, chèn phải vuông góc với xà và cột Đủ nêm và nêm đúng

vị trì là đầu cột và đầu xà Không chùng cằm hay treo cằm Không có khoảng trống phía sau

vì chống ở nóc và hông

Chú ý: Khi nóc lò yếu thì phải đóng chèn nhói về phìa nóc để giữ nóc Có thể người ta lên

xà trước khi đất đá nóc yếu và sử dụng dầm công-xôn để giữ xà Khi đào lò bám vách, khi mới dựng vì chống cần đảm bảo “trụ thách, vách đứng” để dưới tác dụng của áp lực không đối xứng vì chống trở về trạng thái cân bằng

2.1.4 Chống lò bằng kim loại

Hiện nay, vì chống được dùng khá phổ biến ở các vùng mỏ than Quảng Ninh để chống ở các đường lò xây dựng cơ bản và cả các đường lò chuẩn bị như lò cái vận chuyển dọc vỉa than, lò thượng băng tải, lò thượng đường ray Kim loại dùng để chống lò ở nước ta chủ yếu là thép cán định hình: Thép lòng máng, thép chữ I và thanh ray Nhưng phổ biến nhất là thép lòng máng

2.1.4.1 Kết cấu vì chống và trình tự dựng

a).Vì chống dạng hình thang

a1) Kết cấu vì chống

Vì chống này thường làm bằng thép chữ I hay thanh ray và được chống ở các đường

lò có áp lực ổn định (không chịu ảnh hưởng của khu vực khai thác) Tương tự như vì chống

gỗ khung chống kim loại cũng gồm 1 xà và 2 cột Mối liên kết giữa xà và cột cũng có nhiều kiểu khác nhau và thường dùng là những kiểu sau:

Hình 2.7 Vì chống kim loại hình thang; 1- xà; 2- cột; 3 bộ phận nối

Dùng thép góc: Chúng ta dùng một đoạn thép góc một cánh hàn vào xà hoặc cột (có thể dựng bulông) còn cánh kia có thể bắt bulông với xà hay cột

Dùng tấm ốp: Chúng ta dùng hai tấm ốp kim loại hàn vào hai bên cột rồi đặt xà vào giữa, ta dùng gờ để chặn không cho cột đổ vào trong

Chân cột: Nếu đất đá ở nền lò mềm yếu, chúng ta hàn vào chân cột một tấm thép (có kìch thước 15020010) hoặc hàn vào chân cột một đoạn thép lòng máng để làm đế chống lún Nếu đất đá nền rắn cứng, người ta hàn vào chân cột một đế có dạng cong để ôm lấy cây

gỗ 20 (dầm dọc) dưới chân cột nhằm tăng độ linh hoạt cho vì chống

a2) Trình tự dựng vì chống kim loại hình thang

Hoàn toàn giống như vì chống gỗ, song do trọng lượng của xà và cột lớn, nên ở các

nước người ta dùng cơ cấu hay thiết bị nâng vì chống Dựng xong từng cột có nên bắt ngay các thanh giằng hông để đỡ cột

b) Vì chống cứng hình vòm

b1) Kết cấu vì chống

Vì chống cứng hình vòm có thể có 2 hay 3 đoạn bằng thép chữ I hay thanh ray Vì chống 2 đoạn gồm 2 thanh thép được nối cứng ở đỉnh vòm bằng các bản nối và bulông Vì chống 3 đoạn, mối nối cứng ở hai phìa đầu cột cũng gồm 1 xà cong và 2 cột, trường hợp này trọng lượng từng cấu kiện nhẹ hơn vì chống 2 đoạn, song nhiều mối nối (các mối nối có dạng như mối nối của vì chống 2 đoạn) Chân cột của vì chống 2 đoạn và vì chống 3 đoạn

cũng được hàn để cong hay để phẳng và giống như vì chống hình thang

Vì chống cứng hình vòm có kết cấu rất đơn giản, thời gian lắp dựng nhanh, song cũng có nhược điểm là trọng lượng của từng cấu kiện lớn và dài, mối nối nhanh bị hỏng nên

ìt được dùng ở các mỏ hiện nay Phạm vi sử dụng giống như vì chống hình thang

b2) Trình tự dựng vì chống

Đầu tiên sửa gương cho phù hợp với kìch thước thiết kế, sau đó đào lỗ chân cột hay rãnh đặt thìu dọc Nếu có thìu dọc thì hai bên hông lò đặt các thìu và lên từng thìu (trường hợp có hai đoạn) còn nếu 3 đoạn, dựng từng cột một rồi lên xà

Đặt các bản đệm và bulông và bắt tạm bulông sau đó điều chỉnh toàn bộ vì chống sao cho đảm bảo được độ cao và độ thách của cột theo thiết kế Đánh nêm định vị ở nóc và hai bên hông, đồng thời vặn chặt bulông, cuối cùng cài chèn và đánh văng ở giữa cỏc vì chống (nếu có) Ngoài ra, người ta còn dựng vì chống cứng hình tròn khi có áp lực hông, nóc và nền

Hình 2-8 Vì chống kim loại hình vòm 1- xà; 2 cột; 3; mối liên kết cứng;4-giằng nóc;

5- giằng hông;6- đế;7- tấm chèn

c) Vì chống linh hoạt kích thước hình vòm

c1) Kết cấu vì chống

Vì chống này được chế tạo từ thép lòng máng, nó được sử dụng rộng rãi nhất để chống các đường lò có công dụng khác nhau Độ linh hoạt của nó khá lớn và có khả năng điều khiển sự dịch chuyển vì chống theo áp lực mỏ Nó có thể chống giữ các đường lò đào vào đất đá mềm yếu có độ kiên cố f = 0,8, trong vùng có áp lực ổn định và cả trong vùng ảnh hưởng của khu khai thác

Vì chống này có loại 3 đoạn và 5 đoạn Loại 3 đoạn gồm có xà và 2 cột được dùng ở đường lò không có hiện tượng bùng nền và độ chuyển vỡ của đất đá nóc không lớn hơn 300

mm theo phương thẳng đứng Khi có sự dịch chuyển của đất đá lớn hơn, phải dùng loại 5 đoạn với độ linh hoạt có thể tới 700 mm Hiện nay, người ta chủ yếu dùng thép lòng máng

ký hiệu SVP (CB) để làm vì chống loại này Có 3 loại vì chống thường được sử dụng để

c2) Trình tự dựng vì chống

Việc dựng vì chống linh hoạt kìch thước hình vòm 3 đoạn cũng rất đơn giản Sau khi sửa gương và đào lỗ chân cột người ta dựng từng cột một Cột cũng được giữ bằng các thanh chèn gài vào vì chống cũ đồng thời bắt các thanh giằng kim loại ở hai cột rồi lên xà

Để nhẹ nhàng khi lên xà, có thể dùng một thanh ray, một đầu được bắt chặt vào đỉnh các xà

và một đầu sát gương tạo thành dầm công - xôn

Gác một đầu xà cong lên thanh ray, nhẹ nhàng đẩy xà lên, cho đầu xà và cột lồng vào nhau, rồi bắt tạm một gông Tiếp tục điều chỉnh cho toàn bộ vì chống nằm trong mặt phẳng vuông góc với trục đường lò, đồng thời điều chỉnh cho độ cao của xà, độ thách của cột cho đúng với thiết kế, sau đó đóng nêm định vị ở xà và cột bắt gông thứ hai và vặn chặt ecu vừa phải để tạo độ linh hoạt (chỉ được vặn chặt các gông khi đó đạt được độ linh hoạt cho phép) Cuối cùng cài chèn nóc và hông lò bằng các tấm đan (bê tông cốt thép đúc sẵn), hay bằng

gỗ Chân cột thường hàn thêm đế cũng bằng thép lòng máng Ở các nước người ta còn dựng

đế phẳng hay cong Đế chân cột có thể đặt trực tiếp vào đất đá nền Nếu đất đá mềm người

ta thường đặt lên dầm nền bằng gỗ, chiều dài dầm nền bằng1,5  2 chiều dài của đế chân cột

d) Vì chống hình vòm có khớp (Vì chống linh hoạt hình dáng)

d1) Kết cấu vì chống

Vì chống này có hai dạng cơ bản: loại 3 khớp và loại 5 khớp Loại vì chống này cấu

tạo từ thép chữ I và thanh ray: Loại 3 khớp đơn giản hơn, gồm hai thanh thép một đầu được uốn cong, có hai đế ôm khít thìu nóc, chân cột được hàn để phẳng hay cong Nếu để cong thì phải dùng dầm nền gỗ Còn loại 5 khớp gồm 2 đoạn xà cong để ôm thìu núc (1) và hai thìu hông (2), các thìu hông được đỡ bằng các cột gỗ hay cột kim loại (3) Đường kính của thìu thường từ 18 20cm Chiều dài của một thìu từ 1,5  2,7m Tuỳ thuộc vào khoảng cách giữa các vì chống (sao cho trên chiều dài của một thìu chống được từ 2  3 vì chống và gọi

là một khâu chống)

200mm theo chiều thẳng đứng theo sự nén bẹp của cấc thìu gỗ và độ lún của chân cột Nhờ

có các khớp nên vì chống có khả năng thay đổi về hình dáng của nó mà các cấu kiện của vì

chống không bị biến dạng

khai thác, khi khai thác các vỉa chiều dày không lớn đặc biệt đối với các vỉa dốc (chịu áp lực không đối xứng ở nóc) và cả trong vùng có áp lực ổn định) Nhược điểm của vì chống hình

vòm có khớp là độ linh hoạt về kìch thước còn nhỏ, chi phí gỗ nhiều, thìu và dầm nền bằng

gỗ dễ bị mục nát, các đoạn xà cong dễ bị uốn xoắn, lắp ráp phức tạp nên đó hạn chế việc sử dụng chún

Hình 2.10 Vì chống kim loại hình vòm có khớp 1- thìu nóc; 2- thìu hông;3- cột kim loại d2) Trình tự dựng vì chống

Trình tự dựng vì chống có 3 khớp khá đơn giản cũng giống như dựng vì chống cứng hình vòm hai đoạn, chỉ khác là phải lên thìu nóc trước khi dựng thanh chống Trình tự dựng

vì chống 5 khớp, sau khi đó sửa gương trình tự dựng được tiến hành như sau

Đặt thìu nóc, một đầu thìu được đặt vào áp sát vào đầu thìu cũ, còn một đầu sát gương được đỡ bằng cột bích tạm, sau đó dựng 2 thìu hông, các thìu hông được giữ bằng cột đạp tạm thời Sau khi đó lên xong thìu nóc và hai thìu hông, tiến hành đặt từng đoạn xà cong Đầu tiên đặt một đầu xà cong tỳ lên thìu hông làm điểm tựa để lựa đầu trên vào thìu nóc Sau khi đã lên xong hai đoạn xà cong, điều chỉnh cho hai đoạn xà cong nằm trong một

mặt phẳng vuông góc với trục đường lò

Tiếp tục dựng hai cột cố định phìa dưới các xà Như vậy, đã dựng xong một vì chống, sau đó dựng những vì chống khác cho đến hết chiều dài của một khâu chống 2  3 vì Kiểm tra toàn bộ khâu chống đúng theo yêu cầu kỹ thuật, thì cho đóng nêm ở các thìu nóc, rồi tiến hành cài chèn nóc và hông Cuối cùng tháo các cột bích và cột đạp tạm thời

2.1.5 Vì chống bằng bê tông và bê tông cốt thép

2.1.5.1.Vì chống bằng bê tông liền khối

Vỏ chống bê tông và bê tông cốt thép được dùng để chống các đường lò có thời gian tồn tại lớn, không chịu ảnh hưởng của công tác khai thác như các đường lò, hầm trạm sân giếng, các đường lò xuyên vỉa chính

Riêng vỏ chống bê tông cốt thép liền khối được dùng để chống giữ những đường lò

cơ bản quan trọng nhất, hoặc các đường lò có áp lực mỏ lớn, phân bố không đều hoặc tác dụng không đối xứng Đây là những vỏ chống có tính liền khối lớn, có khả năng cách nước cao, khả năng chịu lực lớn, có thể sử dụng trong những điều kiện khác nhau với nhiều dạng

vòm gọi là đỉnh vòm, mặt tựa của vòm lên tường gọi là chân vòm Phụ thuộc vào tỷ lệ giữa

áp lực mỏ tác dụng theo cả hai phương thẳng đứng và nằm ngang, nên sử dụng vỏ chống

Trong trường hợp đất đá yếu, áp lực đất đá lớn tác dụng đều theo mọi phìa, đặc biệt

là khi đường lò có kích thước mặt cắt ngang lớn và có khả năng bùng nền, nên dùng vỏ chống dạng vòm kín như vòm móng ngựa có vòm đáy và dạng vòng tròn

b) Ưu nhược điểm, điều kiện áp dụng

Ưu điểm: Là loại vì chống có tính liền khối cao, tuổi thọ lớn, có khả năng cách nước

tốt ít cản gió, khả năng chịu lực tốt

Nhược điểm: Thi công phức tạp, giá thành cao, khả năng chịu kéo và uốn kém

Điều kiện sử dụng: Loại vì chống này thường dùng ở các đường lò có thời gian sử

dụng lớn (15 năm) và không bị ảnh hưởng của các khu vực khai thác

trong có đặt cốt thép Cốt thép có thể là cốt mềm, cốt cứng hoặc cốt hỗn hợp

Cốt thép mềm thường làm từ thép tròn trơn hoặc thép tròn xoắn (có gờ) với đường kính 8 24mm Hệ thống cốt thép mềm gồm có: các cốt chịu lực đặt theo hướng nhịp hoặc nén Khoảng cách giữa các cốt chịu lực từ 80  800mm

Các cốt phân bố bằng thép tròn trơn đường kính 6  12mm bố trí vuông góc với các cốt chịu lực Khoảng cách giữa các cốt phân bố là 100  350mm Các thanh cốt chịu lực và

cốt phân bố được liên kết với nhau nhờ dây buộc hoặc hàn thành lưới hoặc khung cốt thép Lưới hoặc khung cốt thép thường được đặt vào vùng chịu kéo, đôi khi cũng được đặt cả ở vùng chịu nén của kết cấu Cốt thép được giữ cho khỏi bị han rỉ nhờ lớp bê tông dày 10  25mm Khi đặt cốt mềm ở phía bên trong hoặc bên ngoài của vỏ chống ta có vỏ chống đặt cốt đơn, còn khi đặt cốt mềm ở cả hai phía ta có vỏ chống đặt cốt kép, các thanh cốt chịu lực của hai lưới được kiên kết với nhau nhờ cốt đai bằng thép tròn đường kính 6  10mm với khoảng cách giữa các cốt đai là 100  200mm Thông thường người ta bố trí cốt kép vì khi tải trọng không đều rất khó xác định được vị trí của đường cong áp lực và khó xác định được ứng suất trong vỏ chống

thường là các vì chống tạm thời giữ lại làm cốt cứng Khi đất đá ở xung quanh đường lò mềm yếu, không ổn định, không thể tháo vì chống tạm ra được, người ta sử dụng cốt hỗn hợp Lúc đó vì chống tạm bằng thép cán định hình được để lại làm cốt cứng nằm ở phía bên ngoài của vỏ chống, còn theo đường biên bên trong của vỏ chống bố trí cốt mềm

b) Ưu nhược điểm điều kiện áp dụng

Ưu điểm: của bê tông cốt thép có tất cả ưu điểm của bê tông, ngoài ra còn có khả năng chịu uốn và kéo tốt hơn bê tông liền khối, giảm chiều dày vỏ chống bê tông liền khối khi áp lực lớn

Nhược điểm: Thi công phức tạp, phải tiến hành lắp đặt lưới cốt thép

Điều kiện sử dụng: Để chống những đường lò cơ bản quan trọng nhất, những đoạn đường lò chịu áp lực lớn, đặc biệt những đoạn đường lò chịu áp lực phân bố không đều

2.1.5.3 Vỏ chống bằng bê tông, bê tông cốt thép đúc sẵn

a) Kết cấu của khung chống

Khung chống dạng này thường có dạng hình chữ nhật hay hình thang nó gồm 1 xà

và 2 cột Mối liên kết giữa xà và cột là tấm đệm (gỗ, nhựa, cao su)

b) Ưu nhược điểm, điều kiện áp dụng

Ưu điểm: Cơ bản là khả năng chịu lực tốt, tuổi thọ cao, làm việc tốt trong điều kiện địa chất phức tạp mà các loại vì chống khác không chịu được

Nhược điểm: trọng lượng bản thân lớn nên rất khó thi công

Điều kiện sử dụng: Nó thường dùng để chống những đoạn đường lò đào qua phay

5.1.5.4 Vỏ chống gạch đá

Cũng như các vỏ bê tông bê tông cốt thép liền khối, vỏ chống gạch đá thường được

sử dụng để chống các đường lò có thời gian phục vụ lớn chịu áp lực mỏ lớn, nằm ngoài phạm vi ảnh hưởng của công tác khai thác Khác với vỏ bê tông, bê tông cốt thép liền khối thường được chế tạo theo kết cấu cứng, các vỏ chống bằng gạch đá đôi khi được xây dựng theo chế độ linh hoạt Hình dạng phổ biến là dạng hình vòm Khi áp lực đất đá nền lớn có nguy cơ bùng nền thì sử dụng vòm đáy ngược Vỏ chống gạch đá thường được xây dựng bằng gạch nung, gạch bê tông, gạch xỉ, gạch silicát, đôi khi được xây dựng bằng đá hộc với vữa xi măng cát Vòm của vỏ chống thường có chiều dày không đổi (25  50cm) Chiều dày tường thường lấy bằng chiều dày vòm hoặc lớn hơn chiều dày vòm từ (20  30)%

Ưu điểm của vỏ chống gạch đá là có khả năng chịu áp lực mỏ ngay sau khi xây dựng,

do đó có khả năng áp dụng đặc biệt hợp lý khi áp kực mỏ phát triển nhanh chóng Loại vỏ chống này có khả năng sử dụngvật liệu địa phương

Nhược điểm của vỏ chống gạch đá là thi công tương đối khó khăn, khó cơ giới hoá, năng suất xây dựng thấp và tốc độ thi công chậm Trong vỏ chống luôn tồn tại những mạch xây làm giảm độ bền và tính liền khối của vỏ

2.1.5.5 Sơ đồ thi công vỏ chống bê tông, bê tông cốt thép

Các khâu công việc trong quá trình thi công một đường lò mà vỏ chống bằng bê tông,

bê tông cốt thép liền khối hoặc gạch đá xây được chia làm hai nhóm là đào chống tạm thời

và chống cố định Tùy thuộc vào mối quan hệ giữa hai nhóm công việc này mà chúng ta có các sơ đồ thi công sau:

a) Sơ đồ thi công nối tiếp

a1) Sơ đồ thi công nối tiếp toàn phần

Với sơ đồ này chúng ta tiến hành đào và chống tạm hết toàn bộ chiều dài của đường

lò rồi quay lại chống cố định Nó thường được áp dụng với đường lò ngắn, đất đá tương đối

ổn định Ưu điểm của sơ đồ này là công tác tổ chức và điều hành thi công đơn giản Nhược điểm là thời gian thi công kéo dài, đất đá nén mạnh vào vì chống nên khó tháo dỡ khi đổ bê tông, phải chuẩn bị đầy đủ vì chống tạm ngay từ đầu cho toàn bộ đường lò

a2) Sơ đồ thi công nối tiếp từng phần

Để khắc phục nhược điểm của sơ đồ thi công nối tiếp toàn phần ta đưa ra sơ đồ này: Thường áp dụng ở đường lò có chiều dài lớn Ở đây ta chia đường lò ra thành từng đoạn,

nhất rồi đào vượt sang đoạn thứ 2 khoảng 25 m rồi ngừng đào chống tạm để thi công vỏ chống cố định cho đoạn đầu tiên

b) Sơ đồ thi công song song

Ở đây người ta chia đường lò ra làm một số đoạn, chiều dài mỗi đoạn chọn sao cho công việc đào chống tạm không ảnh hưởng đến công việc thi công vỏ chống cố định, thường từ 120  140 m (lớn hơn khoang cách an toàn khi tránh mìn)

Thành lập đội thợ thứ nhất để đào chống tạm thời, khi đào xong đoạn 1 thì tiếp tục đào chống tạm thời cho đoạn hai Cùng thời điểm đó ta tiến hành thành lập đội thợ thứ 2 để thi công vỏ chống cố định Như vậy ở cùng một thời điểm ta có hai đội thợ làm việc nhưng

ở hai đoạn khác nhau Ưu điểm của sơ đồ này là rút ngắn thời gian thi công đường lò, phát huy được ưu điểm của sơ đồ nối tiếp từng phần Nhược điểm đó là công tác tổ chức thi công

và điều hành công việc phức tạp

2.1.5.6 Trình tự thi công vỏ chống cố định (bê tông và bê tông cốt thép)

Khi thi công vỏ chống bê tông và thực hiện theo trình tự sau: 1- Tháo vì chống tạm; 2- Sửa hông lò và đào móng; 3- Đổ bê tông móng; 4- Dựng cột và lắp ván khuôn phần tường; 5- Đổ bê tông phần tường; 6- Ghép cốp pha phần vòm; 7- Đổ bê tông phần vòm

Trong quá trình thi công vỏ chống bê tông, trước hết cần có biện pháp xử lý vỏ chống tạm thời tại vị trì đổ bê tông Nếu đất đá tương đối ổn định không có nguy cơ sập lở cục bộ, có thể tháo vì chống tạm Ngược lại, nếu đất đá mềm yếu, bở rời, có nguy cơ sập lở cục bộ, áp lực đất đá lớn thì cần giữ nguyên vì chống tạm thời, chỉ bắn dịch vào phía trong hoặc sang chèn, gia cố cẩn thận Mục đìch của biện pháp sử lý vì chống tạm thời là giải phóng diện thi công, đảm bảo an toàn cho người và thiết bị khỏi nguy cơ sập lở cục bộ đồng thời giảm tải trọng tác dụng lên ván khuôn và lên vỏ chống mới đổ

vững chắc, chiều sâu móng có thể giảm đi.Trong đất đá có f ≥ 3 chiều rộng móng có thẻ lấy bằng chiều dày tường cũn với đất đá có f  3, chiều rộng móng thường lớn hơn chiều dày tường 15  20cm Nếu bên tường có bố trí rãnh thoát nước, tuỳ thuộc vào độ sâu rãnh thoát nước mà chiều sâu của móng có thể từ 50  100cm

Tường được đổ bê tông đều ở cả hai phía, cốp pha được lắp dần theo tiến độ đổ bê tông Việc đổ bêtông vòm phải tiến hành liên tục từ chân lên đỉnh vòm đều cả hai phía Không nên đổ lệch một bên vòm để tránh nén lệch vám khuôn Đối với bê tông cốt thép sau khi tháo dỡ vì chống tạm ta tiến hành sửa hông lò và đào móng, sau đó đặt cốt thép cho đủ

tiến độ và tiếp tục thực hiện các bước 3, 4, 5, 6, 7 như thi công vỏ chống bê tông Bê tông có thể trộn ngay tại chỗ hoặc trộn ở ngoài sau đó chuyển đến nơi thi công băng xe goòng, băng tải hoặc đường ống Việc thi công đổ bê tông phải đảm bảo không bị phân lớp

2.2.ĐÀO LÒ VÀO ĐẤT ĐÁ RẮN ĐỒNG NHẤT

2.2.1 Khái niệm

Quy trình công nghệ đào lò vào đất đá rắn đồng nhất bao gồm các công việc sau: khoan nổ mìn, bốc xúc vận tải, chống lò và các công việc phụ khác Nói chung các công việc này đều rất khó khăn và nặng nhọc nhất là trong điều kiện lao động thủ công, hiện nay trong các mỏ của chúng ta đang tiến hành cơ giới hoá hầu hết các công việc trên cơ sở áp dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật và đào tạo công nhân lành nghề, cho nên năng suất lao động và tốc độ đào lò tăng lên đáng kể

2.2.2 Công tác khoan nổ mìn

2.2.2.1 Khái niệm

Đào lò vào đất đá rắn đồng nhất, phương pháp phá vỡ đất đá duy nhất là khoan nổ

mìn, đây là công việc hết sức khó khăn và nặng nhọc, chi phí thời gian và nhân lực chiếm 40 50 % của một chu kỳ đào lò Khi tiến hành công tác khoan nổ mìn để phá vỡ đất đá

trong quá trình thi công các đường lò, cần phải đảm bảo các yêu cầu sau đây:

Hình dáng và kìch thước tiết diện ngang đường lò phải phù hợp với thiết kế (hệ số

không bị văng quá xa Đảm bảo tiến độ đào lò như thiết kế, nâng cao hệ số sử dụng lỗ mìn   0,8 Không ảnh hưởng đến các vì chống ở gần gương Giảm được chấn động do nổ mìn gây

ra ảnh hưởng xấu tới khối đá bao quanh đường lò, đảm bảo độ ổn định cao nhất cho đường

lò Đổ đạt được điều đó, cần phải tính toán lựa chọn chuẩn xác các thông số khoan nổ mìn như: Loại phương tiện gây nổ và thuốc nổ, chỉ tiêu thuốc nổ, số lượng lỗ mìn, chiều sâu lỗ mìn và sơ đồ bố trí lỗ mìn trên gương

2.2.2.2 Các thông số khoan nổ mìn

a) Thuốc nổ và phương tiện nổ

Thuốc nổ được dùng trong xây dựng công trình ngầm và mỏ được phân chia thành

hai nhóm: Nhóm thuốc nổ an toàn và nhóm thuốc nổ không an toàn Khi đào lò đá nên dùng thuốc nổ có sức công nổ mạnh để tăng hiệu quả khoan nổ mìn Nhóm thuốc nổ không an toàn được sử dụng tại khu vực đường lò không nguy hiểm về khí và bụi nổ

bụi nổ Phương tiện nổ: Để kích nổ lượng thuốc nổ trong các lỗ mìn, người ta có thể sử dụng kíp nổ, kíp nổ điện, ngòi nổ và dây cháy chậm Nhưng thông thường hiện nay để nâng cao hiệu quả khoan nổ người ta dùng kíp vi sai

b) Chỉ tiêu thuốc nổ đơn vị và lượng thuốc nổ trong chu kỳ nổ

Lượng thuốc nổ chi phí cần thiết để phá vỡ một mét khối đá nguyên khối được gọi là

Công thức tính chỉ tiêu thuốc nổ theo Pocrovxki:

; Sd - Diện tích tiết diện

c) Đường kính lỗ khoan

giữa thỏi thuốc nổ với thành lỗ khoan

d) Tính số lượng lỗ khoan trên gương

Số lượng lỗ khoan trên gương phụ thuộc vào một loạt các yếu tố như sau: Tình chất

cơ lý của đá; diện tích tiết diện của gương đào; chủng loại thuốc nổ; đường kính thuốc nổ;

hệ số nạp thuốc nổ “a” Có nhiều công thức để tính toán số lượng lỗ mìn, tuy nhiên trong thực tế thường sử dụng công thức của Pocrovxki:

d d

S S

e) Tính chiều sâu lỗ khoan

Trong thực tế để nâng cao được tốc độ đào lò, hiệu quả phá vỡ đất đá bằng phương pháp khoan nổ mìn thì ta phải chọn được chiều sâu lỗ mìn cho phù hợp với điều kiện cụ thể của đường lò ta thi công Để tính toán chiều sâu lỗ mìn có thể được xác định theo thời gian của một chu kỳ đào chống lò hoặc theo tốc độ đào lò trong một tháng Đơn giản hơn có thể xác định chiều sâu lỗ mìn dựa vào tiến độ chu kỳ theo công thức:

CK

K

L

f) Bố trí lỗ khoan trên gương

Việc bố trí lỗ khoan trên gương có tầm quan trọng lớn nó làm cho giảm độ văng xa của đất đá, tạo ra đường biên nhẵn chuẩn xác, loại bỏ hiện tượng mìn câm, giảm được chi phí thuốc nổ, tăng hệ số sử dụng lỗ mìn Thường lỗ mìn trên gương được chia làm 3 nhóm: Nhóm đột phá: Thường được bố trí ở giữa gương lò và nổ đầu tiên để tạo mặt thoáng thứ hai cho nhóm tiếp theo

Do khi nổ mìn chỉ có một mặt thoáng nên hiệu quả nổ mìn của nhóm này là thấp, để

bù lại ta khoan sâu hơn các lỗ khoan khác khoảng 0,2 m và lượng thuốc nạp vào đây nhiều hơn các lỗ khác khoảng 25% đồng thời nó được bố trì theo các sơ đồ hợp lý

Nhóm lỗ mìn phá: Được bố trí xung quanh nhóm đột phá nó đóng vai trò phá vỡ đất

đá chủ yếu, lúc này nó có 2 mặt thoáng

Nhóm lỗ mìn tạo biên: Được bố trí xung quanh biên của đường lò, nó có tác dụng tạo

ra đường biên của tiết diện đặc biệt là tạo lỗ chân cột và rãnh nước

g) Nạp và nổ các lỗ mìn

(Chú ý khi mỏ có khí CH4 trước và sau khi nổ mìn ta phải kiểm tra khí CH4) Kiểm

h) Đánh giá chất lượng hiệu quả nổ mìn

Công tác đánh giá hiệu quả nổ mín người ta dựa vào các yêu cầu đã nói ở trên

2.2.2.3 Thiết bị và tổ chức công tác khoan

a) Máy khoan và thiết bị khoan đất đá

Ta dùng khoan khí ép cùng với giá đỡ và đẩy máy khoan Ngoài ra hiện nay người ta còn dùng các máy khoan tự hành như TamRock hay Boomer để khoan

b) Tổ chức công tác khoan

Năng suất khoan phụ thuộc rất nhiều vào công tác tổ chức khoan Diện tích khoan

nên ở gương lò lớn ta có thể sử dụng 2 máy khoan hoạt động đồng thời và 1 máy khoan dự phòng Như vậy trong 1 gương lò cần 3 máy khoan

2.2.2.4 Công tác thông gió

a) Khái niệm

Để tạo điều kiện làm việc bình thường trong gương lò cũng như trong đường lò thì nhất thiết chúng ta phải tiến hành thông gió Có nghĩa là ta đưa lượng gió sạch từ ngoài vào

thông gió

Hình 2.12 Quạt gió cục bộ

Công tác thông gió khi đào lò gọi là thông gió cục bộ.Việc thông gió phải đảm bảo tỷ

lệ các loại khí trong bầu không khí ở gương lò như sau:

Khí CO  0,0017% khí nặng;

quạt và ống gió để đẩy hoặc hút gió

b) Cỏc sơ đồ thụng giú cục bộ

b1 Phương phỏp thụng giú đẩy

Hỡnh 2.13 Sơ đồ thụng giú đẩy cục bộ

Ưu điểm: Giú sạch đi qua quạt, tăng tuổi thọ của quạt đảm bảo an toàn về chỏy nổ Sử dụng

ống giú mề (ống vải) rẻ tiền, dễ vận chuyển, thỏo lắp Tận dụng được động năng của luồng giú, hiệu quả thụng giú cao

Nhược điểm Giú bẩn tràn nan trong đường lũ, sinh nhiều bụi

Phạm vi ỏp dụng: ỏp dụng cho tất cả cỏc đường lũ

b2 Phương phỏp thụng giú hỳt

3 2

S

1

Vùng ứ đọng

Hỡnh 2.14 Sơ đồ thụng giú hỳt cục bộ

Ưu điểm: Toàn bộ đường lũ là khụng khớ sạch, gương lũ ỡt bụi

Nhược điểm: Khụng tận dụng được động năng của luồng giú, khả năng hũa loóng khỡ độc,

khớ nổ hạn chế, ống giú phải là ống cứng giỏ thành cao, vận chuyển lắp đặt khú Miệng ống

Phạm vi ỏp dụng: Khụng sử dụng ở những mỏ cú khớ và bụi nổ

b3 Phương phỏp thụng giú liờn hợp đẩy hỳt

Gồm - Sơ đồ thụng giú liờn hợp đẩy hỳt khụng cú thành chắn (hỡnh 6.7.a)

- Sơ đồ thụng giú liờn hợp đẩy hỳt cú thành chắn (hỡnh 6.7.b)

Hình 2.15 Sơ đồ thông gió liên hợp đẩy-hút cục bộ

Ưu điểm; Toàn bộ đường lò là không khí sạch Khả năng hòa loãng khì độc, khí nổ nhanh

Nhược điểm: Tốn nhiều quạt và ống gió, ống gió chiếm nhiều diện tích của đường lò

Phạm vi áp dụng: Sử dụng với đường lò có tiết diện ngang lớn

c Tính toán và lựa chọn lưu lượng gió yêu cầu của lò chuẩn bị

a1 Tính theo số người làm việc đồng thời lớn nhất

n- Số người làm việc đòng thời lớn nhất trong lò; người

a2 Theo điều kiện nổ mìn

Khi thông gió đẩy - Theo Vorronin: QTN 7 , 8 3 2

AV t

 m3/ph

t

4,21

 6 75 m3/ph

Khi thông gió liên hợp đẩy hút

t

4 , 21

 m3/ph

t

6,15

I CH

