Một số vấn đề khi tính toán thiết kế xây dựng giếng mỏ trong vùng đất đá bồi lấp mềm yếu

W'''' Thong lin khoa hpc cong ngh$ md MOT SO VAN DE KHI TJNH TOAN THIET KE XAY DlTNG GIENG MO trong vung dat da boi lap, mem yeu jAt Quang Ninh basin, the coal deposits have been distributed in the compl[.]

W'

MOT SO VAN DE KHI TJNH TOAN THIET KE XAY DlTNG GIENG MO

t r o n g v u n g d a t da boi l a p , m e m y e u

jAt Quang Ninh basin, the coal deposits have been

distributed in the complicated geological conditions

with many faults and fractures and through water

bearing zones, casing a lot of difficulties for

execut-ing the minexecut-ing works The paper refers to some

prob-lems in the shaft sinking at the weak and alluvial soil

at Quang Ninh area

TS, PHAM MINH Dye

Vi$n Khoa hgc C6ng ngh^ Md - Vinacomin

Trong thilt k l x i y dyng md

ham Id khai thdng bing gilng,

viec qui hogch, xac dmh vj tri

gilng hgp ly cd y nghTa r i t

quan trong, anh hydng tryc

tilp d i n ehi phi khai thic v i

mdc dd an t o i n D l d i m bao

tuoi thg ciia cdng trinh trgng

suit qua trinh t i n tgi mo, eung

vdi k i t cau hgp ly, dieu quan

trong han ca dd la dieu kien dia

ky thuat, dja chit cdng trinh,

thiiy van khu vyc dat gilng Ve

cdng nang cua gilng, ddi hoi vi

tri dat gieng phai hgp ly, s i n ga

gilng phai n i m tai trung tam

phan bd trd lu-ang cua khoang

sang, mieng gieng phai d v| tri

thuan tien ve dia ly, giao thdng,

thuan Igi trong viec x i y dyng

san edng nghiep cung nhu- c i c

edng trinh phg trg khae cua day

truyin cdng nghe mo, nhy c i c

n h i xu'dng, kho bai chda than,

vat lieu phuc vg s i n xuit, v v

Thyc t l tgi vung than Quing

Nmh, tren be m i t khoang sing

la d l i niii nhip nhd, bj chia c i t

bdi c i c sdng, sull nhd, dydi

mat dat phu cae via than bj chia

cit, djch chuyin bdi cac hogt

ddng kiln tgo nhy phay pha,

dirt gay, cac n i p uon, v v Ben

canh dd, nhilu mo ham Id khai

thac dydi gam hoac ben ria cac

moong khai thic Ip thien, khai

thic hon hgp ham Id - Ig thien

dan xen nhau, bai thii 10 thiin

n i m t r i n viing khai thic h i m

Id, Nhyng dilu ki^n nhy v$y gay khd khSn r i t Idn trong vi^c

x i y dyng gilng md, khi dd, n i u

b l tri mieng gilng tren mat dja hinh t y nhien thi khIi lygng san gat Idn, khong thu^n Igi trong bo tri mgt bang sSn cdng nghiep, trydng hgp md gilng qua bai thai, phan mi^ng, c l va than gilng phai n i m trong Idp

da phu chu'a ddng kit, lien k i t ylu, vda khd khan trong q u i trinh thi cdng, vda anh hydng

d i n chit lu'gng edng trinh Xay dyng gilng tren b i i thai l i trydng hap it ggp tren the gidi, Trong dilu kiin thyc t l nhy vay, nhieu khi v| tri b l tri gieng khdng the vda dap dng v l d i l u kien kinh t l , vda dap dng v l

t u l i thg cdng trinh, tuy nhien, trong mgt gidi hgn nhit dmh phat k i t hgp h i i hda nhCrng yeu

c i u tren, tren ca sd chip nhgn dieu kien ty nhiin, k i t hgp vdi nhdng giai phap ky thugt, cdng nghe hdp 'y <?l giai quylt v l kit

c i u va tuli thg cdng trinh Mgt

s i v i n d l khi tinh t o i n thilt k l xay dyng gilng mo trong vCing

d i t d i boi l i p , m i m y l u nhy sau'

1 Cong t i c khao s i t tham

do tinh trang dia chit mo vj tri bd tri gilng dyng

Trong viec x i y dyng gilng ddng chung ta chya ed nhilu kinh nghiem, do dd edng tac khao s i t d i n h gia tinh chit da

v i khIi da khi x i y dyng gilng cdn het sdc mdi me va chya cd nhdng qui dinh, hydng din thyc hien Cac tai lieu lien quan den dilu kien dja ky thuat, dia

ca md, dja chit thuy van chya

d l y dii, tinh chit dn dinh cua khoi da khi gieng dao qua chu'a

cd cac nghien cdu va danh gia

cy the, chit lygng khli da, nhit

l i chit lygng khoi da danh gia theo c i c he thing phan loai nhy RQD, Q, RMR chu'a dyac

d l egp, tinh on dinh theo "0° cua gilng ddng chya dyac quan t i m

S y lien k i t gida dat phu vdi

vo chong mieng, co gilng i i lyc

ma s i t v i lyc dinh, khi khoi dat

d i quanh gieng trong trgng thai nguyen khoi cac lyc nay dat

g i i tri cao Tai trgng khoi dit da

v i trgng lygng c i c cdng trinh tren mgt gilng g i y nen i p lyc

d l y ngang t i c ddng vao vo ehing gilng (hinh 1), Khi xay dyng gilng trong dit da nguyen khoi, khoi da khong bi

p h i huy hay do b l i l i p nen tac dpng cua lye phip tuyln len vd gilng tu'ang d l i ddng deu, tao

sy I n dinh v i phin b l dng suit deu ien vd gilng

t '

T , u i

J-WW

^f

* ~ ^

U J

rJa

•z

liJitHf*) ooooxcy r

>^*"-} 2

Hinh 1 Tai trgng c^c cong trinh tren mat gSy nen i p ILFC day ngang gieng dirng

Barton va nhi&u ngu'di khae da phan loai chit lygng khoi da thanh 5 cap A, B, C, D, E (bang 1)

Bang 1 Phan loai chat luH^ng khoi da theo RQD

Khi xay dyng gieng trong

viing d i t "mygn", Idp dat phii

b l mat du-ac boi l i p them dat

da thai Id thien, khi dd mieng,

CO gilng nam trgng Idp dat da

chya ddng dac, lyc ma sit, lyc

bim dinh gida Idp d i t phu vdi

vd chong gilng rit thip, khoi

dat da phln tren t h i n gieng

"xop", dd rdng cao, kha nang

ngan can nydc mat kem, kha

nang dich chuyin khdi irwai khi

d i t phil n i m tren mat ddc r i t

Idn Trong tru'dng hgp khi tai

trong khdi d i t da va trong

lyang cac cdng trinh tren mat

gilng gay nen ap lyc d l y

ngang tac ddng vao vd ching

gilng se gay nen chuyin vj,

biln dang, eo ngdt, tryang nd

cua khli da quanh gilng, phan

bd dng suit tren chu tuyen vd

gilng khdng d i u , l i m cho

mieng, co gilng cd nguy ca bi

lech, vanh d l c6 the bj biln

dang, g i y mit on dinh d l i vdi

cdc thanh d i n va iam giam tuoi

thg cua

van, do tan rda cOa dat da, hydng ddng chay eiia nydc ngam

2 D i n h gia c h i t lifgng khdi da quanh g i l n g Hien nay, trong tinh toin, thiet ke gilng md, mdt s i ehi tieu ca hoc da trong cac tai ligu tham dd cung d p eho thilt k l chi mdi t i p trung chu y l u v i o mdt so ehi tieu nhu dd ben nen doe trgc, do b i n keo, trgng lygng t h i tieh, gdc ma sat trong, lu-u lyang nu'dc nglm

Trong khi dd, tgi cic nydc cdng nghiep phat triln, ngu'di ta ddnh gia chit lu'ang khli da theo RQD Ch? tieu RQD du-ac xac dinh bing viec tinh phln tram tdng cae Idi khoan, khi khoan qua cae Idp da bang mui khoan dng luon cd dydng kinh 55mm, ddng thdi xac djnh tinh chat ty nhien cua khdi da, qua

dd xac djnh chit lu'gng khoi da theo cdng thdc"

Mi>c do on (J|nh cua

khoi 3d

A Rat y^u

B Y^u

C Trung binh

D Tot

E Rat tot

GiS tri RQD

0 - 2 5

2 5 - 5 0

5 0 - 7 6

7 6 - 9 0

9 0 - 1 0 0

Nhu' vay, d l cd t h i de xuat

cac giai phap gia co d i t da bao

quanh hay gia cydng vd chong

gilng, gia tang on dinh gilng,

ngay td khi khao sat c i n thyc

hien cac danh g i i v l chieu day

dp ben nguyen khli, dd hgt, do

rdng, do bin nen, cua dat da

phu, dieu kien dja c h i t thuy

RQD ._Zk.i 00% (1) Trong dd

- Lk - Tong chieu d i i eiia cac doan Idl khoan cd kich thydc td 10cm trd len, cm

- L - Chilu dai toan bg doan Idl khoan, em

Ty kit qua danh g i i RQD,

Tai Nga va cac nu'dc Ddng

Au, mdc do on dinh ciia gilng ddng Igi du'gc phan chia thanh

4 nhdm t d I d i n IV va tinh theo cdng thdc:

26.3 + k^Rc (5.25 + O.OOtCk^R^)

(2)

Trong dd:

kr - He so tinh d i n tac ddng eua nydc ngam, khi myc nydc ngang bing l l y kr= 1, khi da bao hoa nydc, kr - du'ac xac djnh theo cdng thdc:

G*l-^B)^(j'n-rB)-(3)

KHCNM S6 5/2012* CNKT HAM L 6

W'

Vdi'

hi - Chilu cao tinh t d day

lap nu'dc den mgt dit phu, m;

hz - Chilu cao Idp da tlnh td

day Idp da bao hoa nu'dc d i n

n l n Idp khong thim nu'dc, m;

1'r,> - Trgng lygng t h i tich

CLia da bao hoa nu'dc va ciia

nydc KN/m^,

E - He s i dg ring ciig da bag

hoa nu'dc,

H - Chilu cao Idp da td vj tri

quan trie d i n m^t dit, m;

PB - Ap lyc nu'dc tlnh d i n

myc nydc hg KPa,

kce - He s i anh hu'dng ciia

cac dydng 16 ben cgnh d i n

gilng: tru'dng hgp gilng neng

bipt kc5 = 1, tru'dng hgp e6

gieng liln k l kc6= 1,5,

kn - He so anh hu'dng cua Id

cha d i n gilng, khi gan ke ku=1;

ku - He so anh hydng eiia

gdc nghieng via than a, khi gdc

bang phing ka= 1, khi gdc

nghieng tinh theo cdng thdc:

1

1 + 0,5 sin or

kl - He s l anh hu'dng d i n

thdi gian iam viee eua dydng

Id, d l i vdi gilng ki = 1; cac Id

khae = 0,9;

He - Chieu sau tinh toin, m

Re - Do bin neo doe trgc cua

da, Mpa

y - Trgng lygng t h i tich cua

da, T/m3

kl He s l tinh den anh

hydng ciia thdi gian d l i vdi cae

loai du'dng Id, doi vdi gieng kt

lay bing 1

Td cac kit qua tinh tean doi

vdi tdng mdc chilu cao gieng cu

thi cd thi xac dinh dygc sy on

Bang 2

Phin looi tf(J 6n dinh cua 6& quanh gl6ng

1

II III

IV

D6nh gi6 trang thii 6n (Sinh cCta di

On djnh

On djnh trung binh Khang 4n djnh R4tl<he)ng 6n dmh

Phin loai 6n dinh cOa gidng dijng C air\3 Tir 3 den 6

t u e den 10 LAn hon 10

Bdng 3 Trj s6 cua /19 so /(PC tfiy ngang theo Xlmbarevich

Lo^l

at

1

II ill

IV

V

VI VII VIII

XI

X

D^c diem cua di CUchiy

c a t rdi

cat r(n iin sit

B S y ^ u

Di m^m

DA trung

binh

Di tu'ang

doi ben

e a b ^ n

Di Tat ben

B 4 b e n nhat

Lo^i di d$c trwng cua nhdm

di

CSt bMi cd l<lch eft 0,1 -0,15mm, ddt

c a t chay kich thu-t^c I<h0ng Iftn hon, dcit

S6t, dat trbng trot, cat mjn va cac logi dSt

sat deo, than bun, than dbn S6t r4t b^n, bSt yeu, da p h i n ,

da muoi, than antraxit BSt ket m6m, bftt pha cat b^n, cat ket m^m

Cat ket ben, da v6i

Di ben vu-ng, cat hat mm,

qu^ng Granit, kvarxit, quSng Pocfil, dioryt, bazalt, gnejsy

Ho so i^K day ngang A'"

0.5 - 0.6

0 , 2 5 - 0 , 3 5

0 , 1 5 - 0 , 2

0 , 1 2 - 0 , 1 3

0 , 0 8 - 0 , 1 2

0 , 0 4 - 0 , 0 7

0 0 1 - 0 , 0 8 5 0,006-0,009 0,003-0,005 0,001-0,003

dmh cua gidng (C), vdi bang phan logi mdc dg I n djnh (bang 2), Thyc t l , khi gilng xay dyng trong viing d i t da co dg b i n nen Re < 20MPa, d i t da thugc Iggi IV, logi rat khdng on djnh

3 T i c dgng ciia khdi tai trgng tren m i t g i l n g d i n si^

hinh thanh vung b i l n dang dec va t i c dpng len mieng, c6 g i l n g

vanh mieng v i vinh chin

d l c6 gilng chju t i c dpng eua tai trong eac cdng trinh trin mgt (hinh 1) Tong tai trpng eua khli

kien triic tac dgng len vanh mieng gilng va vanh d l co gieng cao hay thip cd quan he rit Idn vdi v| tri dgt gilng, trong

d i b i n vdng, nguyen khdi thi

he so lyc d l y ngang (Am) nhd, cdn trong dat d i kem ben vdng thi Am se Idn Theo Ximbare-vich, lyc d l y ngang len vo ching gilngedgia trinhy sau: / ' , = (r.A + r,.A, + r A.)/K'(45'' •

Tai day: rg^{45"

(4)

•-) = K

w

,Am la lyc d l y ngang, dygc

gidi thieu tai bang 3

Khi gilng x i y dyng trong

vung d i t phii nhu' set, d i t

nguyen tho, thi gdc ma sat eua

dit thay doi rat Idn va phu

thupc vao do am cua dit Khi

dit khd, gdc ma sat trong cd

the len tdi 45°, nhyng khi I m

hoac bao h o i nydc, gdc ma sat

trong ehi edn 5° hogc t h i p han

Khi do ap lyc t i c ddng len co

va mieng gieng se dat g i i tri

cao va du'gc xac djnh theo

cdng thdc

^ r

e-(c-l)J'R -1

(5) Trong dd:

h - Chieu sau cua Idp da, m;

R - Ban kinh viing biln dgng

deo, m,

a - Ban kinh ben trong eua

gilng, m

1-1-sine)

1 —sine

k- Lyc dinh cua d i , Mpa

Khi Idp d i viing biln dang

deo cd t h i biln dang, lam kich

thydc viing biln dang deo "R"

tang, khi dd lyc nen len vd

gilng se giam d i n d i n 0, hay

Po = 0, v i dp Idn vung biln

dang deo quanh gilng se la:

R = a.c

c(c + l)L

{c-i)h.r

+ 1 Vdi gdc ma sat trong cua da

(cp) nhd, gia tri ciia ty sd R so

vdi a se rat ldn, vi dg vdi gilng

sau 500m, pz = 1200N/cm2, k =

20N/em^ (p = 20°, c = 2 , tyang

dng R = 21a, khi dd vung bien

dang deo dao dpng trong

khoang a < R < 2 1 a

Hinh 2 Cau tao mieng va vdnh de co gieng

A Sxjf tac dpng khong deu khdng ddng d i u cua ap lyc len

cua tai trpng tren mat len gilng vd chong gilng du'ac xac djnh Nhu- da d l cap tren, viec xay ^^eo cdng thdc:

dyng gilng tren mat md l i bai thai, n l n mat d i t nguyen thuy

l i eac sydn die, suol nu'dc v.v nen t i l trpng tac ddng len gilng, nhit la phln mieng co gilng khdng deu (hinh 2) Theo Farber, ap lyc niy du'gc x i e djnh theo cdng thdc:

1 Y.ip.-Pif (7) -1

P =

Po Q) (a-\ V |sin «r|)

(6)

Trong dd:

p - Toan bp ap lyc t i c ddng len vo ching gilng, Mpa;

po - Ap lyc khdng diu;

CO - Mdc dp khdng dong d i u

ve ap lyc;

a - Gdc nghling theo hu-dng

tac dpng ciia ap lyc

Theo Sterkowlez, mdc dp khong ding d i u v l tac ddng cua i p lyeo) = 1,1 -^ 1,15, edn theo c i c n h i khoa hpc cua Nga, h i so mdc dp t i c d6ng

P,r

Trong dd:

V - He so khdng deu v l ap lyc, Psr - G i i tri ap lye trung binh;

PI - Gia tri ap lyc tai dilm xac dinh;

n - So lygng dilm xac dinh

ap lyc;

Gia tri ap lyc cu-c dai va eye tieu se l i

PZ =P.rO±^^) ^^'

5 Kit ciu vinh mipng v i d l gieng

Dya tren qua trinh khao sat, khoan tham dd xac dinh mdc

do I n dinh ciia dit da bao quanh thanh gilng, tinh toan xac djnh ap lyc tac dpng len mipng, than gilng, ngydi ta lya chgn k i t c i u mieng v i vanh de

cd gilng (bang 4 va 5)

Bing 4 Vdnh migng gieng

Vanh mi$r)g gieng

Vinh mieng mOt

d p , dgng phlng

\/inh mieng gilng

mpt d p , dgng

cdn

\/inh mi^ng gilng

phlng hai d p

dgng phlng

vanh mipng gieng

phlng hai cap

dgng cdn

Vanh mieng gilng

phlng ba d p k i t

d u cdng

Ket ciu vo chong

l^sBpe

1 ^BH

s

T

^ ;

: ^

"Xj

^

(

DiSu ki^n s y dijng

Dydng kinh gilng 5-6m sd dgng, m$t d i t phil nguyin t h i 3-5m,

Dit l i n ch$t, ap lyc thing ddng t i c dOng len vd ching mi$ng gilng khdng Idn

Du'dng kinh gilng 5-6m sd dgng, Idp d i t phil nguyin t h i 3 -3,5m

o l t quanh mi^ng gieng dygc l i n chat,

ap lyc thang dydng tic dpng len vd ehing gieng trung binh Dudng kinh 5-6m, Idp d i t phu nguyen thd 5-6m

Bang 5 Ket cau vanh de

Cau tao

i

'!

j i

len QQi

Vai de dan

dang hai hinh

cdn

Vai de kep

dgng hinh cdn

<ep

Vai de mpt cap

dang con kep

Dieu kien sy dijng

Vdi bat ky du'dng kinh gieng, trong dd ben vdng, tgi chilu s i u cich mgt d i t td 6 - 15m

Khi tai trpng tac dpng len vai de

c l gilng v i mipng gilng trung binh hogc khong Idn l i m , dydng kinh gilng b i t ky, vai d l dgt trong d i t d i chju dygc tai trpng

<h6ng Idn l i m

1 ai trpng ciig khoi d i t da d dg Idn trung binh vgi d l phii chju lye day Idn de chong Igi t i c dgng cua ap lyc ngang, tilt dipn gilng b i t ky

Hinh 3 Sa do tlnh toin ket cau vinh de gieng

Vdi k i t c i u vinh d i nhy hinh 2, sa d l tinh toan tren hinh 3, ta cd t h i tinh dygc khoi lygng the tich vgt ligu (be tdng liln khoi hogc b i tong cit thep) eung d p cho vanh d l c l gilng theo eong thdc:

V = 7T(k^ +2Rk)(- + ih)

(9)

Trong do:

R - Ban kinh gilng, m;

k - Chilu rpng vinh d l , m; chilu rpng v i n h d l dygc xac dinh theo cdng thdc:

-"'''•••{^, -1)

(10) Trong do:

mk- H# so ai^u ki$n lam viec cua vo ch6ng, khi to chu'C cac c6ng vi0c n6i ti4p va song song

mk = 1,5, khi t6 chi>c cong vi$c h6n hg'p mk = 1,25,

ro - Ban kinh gi^ng khi dao, m;

Rl - Dp b^n nen khi uon cua

be tong, MPa;

Sang 6

Do bSn

B^n nen kill u6n R,,

lUlPa

D5 ben k t o , RB, IVIPa

Loai vd ciiong

BTCT

BS tang

BTCT

B6 t6ng

MSc bi tong

150

8

7 5,8 5,2

200

10

9 7,2 6,4

300

16

14 10,5 9,5

400

21

12,5

500

26

14

Sang 7

Loai v6 chdng

BS tdng l i l n khdi va BTCT

BTCT lap ghep

Trong phdn thSn giing

0,7-0,9 0,7-0,9

Trong phSn iiBn kit

0,6-0,8

Rl - Dd ben khi uon cua b§

tdng, Mpa, lly theo bang 6

m - He so lam viec ciia

gieng, lly theo bang 5

Vj tri v i n h d l c6 gieng

thydng cich mat gilng t d 30

- 50m, dygc b l tri n i m trong

vung d i goc cd dp ben trung

binh t d 30MPa trd len V i n h

de giing lam nhiem vu chdng

trygt theo chilu thang ddng

cho vd chdng g i l n g , trong

diiu kien d i t da nguyen tho,

vanh d i r i t dn djnh, cdn trong

d i t da bdi l i p , vanh 6^ cd

giing khdng nhdng chi chong

trygt ma eon chdng lai t i e

dpng eua ap lyc ngang tac

dung l i n vo ching, nen vanh

d l phai chpn loai da cap va

chilu rdng v i n h d l k vdi b i

tdng m i c cao 6h gid cho tilt

dien gilng khdng bi b i l n

dgng

Ket luan

Trong d i i u kien cac md

ham 16 viing Quang Ninh dang

ngiy cing phal xuong sau,

giing md thu'dng'-phai di qua

vung d i t d i bdi lap, mem yeu, khi tinh toin, thiit k i giing mo thu'dng gap phai 5 v i n d l neu tren D l nang eao tudi thg cdng trinh, dam bao an t o i n trong thi cdng cung nhy khi van hanh giing, nhdng v i n de tren d n thilt phai du'gc xem xet, giai quylt ngay trong thilt

k i , cung nhy trong qua trinh thi cdng gieng./

Tai lieu tham khao

1 Phiing Manh Die & nnk,

2006, Nghien ciru cac giai phap khoa hoc va cong nghe nham huy dong tong hg'p tai nguyen phuc vu chien Iwac phat then bin vCrng trong khai thac va su' dung than o Viet Nam - Chwang trinh KI-I&CN trQng diem cap Bo Cong nghiep

2 Le Van Cong, Pham Minh Dire 2010, Nghien ciru cong nghe thi cong gieng dirng trong vung tram tich"

than Neogen khu vtrc Dong bing song i-long- Bao cao tong ket di tai

3 BopiMeecKUU C B

Jleeum B B EypyuiuH /J /?

3KcnepuMeHmanbHbie ucne-doeaHUR npuKomypnou 30Hbi oiaxmHbix cmeonoe e 30Hax noebiuieHHbix eodo-pnpumoKoe - 2010 - Inter-net

4 Kynu6a6a CB Xoxnoe

B B /JuaMomp eepmuKanb-Hbix BOpeepmuKanb-Hbix ebipa6omoK Kan (panmop, enuRfou^uu na cme-neHb ux HapytiieHHocmu npu nodpadomKe VKP f-ii^Mi^

IHAI-iy a JJoneuK VKpauna

5 Fouee JH B CmacioK A.M Ycmou^ueocmb eep-muKanbHbix aopubix ebipado-moK e ynpyeoeaKonnacmw^ecKoO

Maccueax c nopucmou cmpyKmypou

6 PA Tnauee A /O FipoKO-noe E B Ko^emoe LUaxmHoe

u nodaeMHoe cmpoume/ib-cmeo TexHoiioaufi cmpoumenbcmea aopHbix ebinadomoK 2008 l-ioeo^ep-KaccK

KHCNM SO 5/2012* CNKT HAM LO