ĐỒ ÁN MÔN HỌC: DỊCH ĐỘNG ĐẤT ĐÁ

MỞ ĐẦU……………………………………………………………………………………………………………… NỘI DUNG…………………………………………………………………………………………………………… Chương I: Điều kiện địa chấtkhai thác khu vực thiết kế trạm quan trắc trung bình 1.1 Đặc điểm địa lý, địa hình, địa mạo 1.2 Đặc điểm, tính chất cơ lí các đất đá 1.3 Đặc điểm địa chất thủy văn 1.4 Đặc điểm địa chất công trình 1.5 Đặc điểm cấu tạo vỉa than khu vực thiết kế 1.6 Sơ đồ mở vỉa 1.7 Hệ thống khai thác cho khu vực thiết kế Chương II: Cơ sở lý thuyết xác định các thông số dịch chuyển phục vụ công tác tính toán chiều dài các tuyến quan trắc 2.1 Cơ sở lý thuyết vùng tương tự 2.2 Nghiên cứu xếp loại vùng mỏ theo đặc điểm địa chất và tính chất cơ lý đá 2.3 Xác đinh các thông số dịch chuyển theo vùng tương tự Chương III: Thiết kế phương án bố trí trạm quan trắc trung bình 3.1 Mục đích, nhiệm vụ thiết kế 3.2 Xác đinh vị trí các tuyến quan trắc 1. Theo phương vỉa 2. Theo dốc vỉa 3.3 Xác định chiều dài các tuyến quan trắc 3.4 Xác định vị trí các mốc quan trắc cố định, và các mốc công tác 3.5 Lựa chọn kết cấu mốc cố định, mốc công tác 3.6 Xác định số lượng mốc, khối lượng nguyên vật liệu thi công các mốc 3.7 Lập phương án đưa trạm quan trắc ra thực địa 3.8 Lập phương án đo nối tới trạm quan trắc 3.9 Thiết kế công tác đo trạm quan trắc 1. Xác định các đại lượng đo, chu kỳ đo 2. Lựa chọn các thiết bị đo, phương pháp đo 3. Xác định thời gian đo, các chỉ tiêu đo và sai só giới hạn cho phép 3.10 Công tác xử lý số liệu quan trắc đo 1. Kiểm tra số liệu đo 2. Tính toán xử lý số liệu đo 3. Vẽ các biểu đồ dịch chuyển biến dạng 4. Lựa chọn các chỉ tiêu để xác định các thông só dịch chuyển 3.11 Lập báo cáo kết quả quan trắc 1. Chỉnh lý tài liệu đo 2. Chỉnh lý tài liệu tính 3. Phân tích tổng hợp tài liệu 4. Viết nội dung báo cáo KẾT LUẬN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỎ ĐỊA-CHẤT HÀ NỘI

1.3 Đặc điểm địa chất thủy văn

1.4 Đặc điểm địa chất công trình

1.5 Đặc điểm cấu tạo vỉa than khu vực thiết kế

1.6 Sơ đồ mở vỉa

1.7 Hệ thống khai thác cho khu vực thiết kế

Chương II: Cơ sở lý thuyết xác định các thông số dịch chuyển phục vụ công tác tính toán chiều dài các tuyến quan trắc

2.1 Cơ sở lý thuyết vùng tương tự

2.2 Nghiên cứu xếp loại vùng mỏ theo đặc điểm địa chất và tính chất cơ lý đá 2.3 Xác đinh các thông số dịch chuyển theo vùng tương tự

Chương III: Thiết kế phương án bố trí trạm quan trắc trung bình

3.1 Mục đích, nhiệm vụ thiết kế

3.2 Xác đinh vị trí các tuyến quan trắc

1 Theo phương vỉa

3.3 Xác định chiều dài các tuyến quan trắc

3.4 Xác định vị trí các mốc quan trắc cố định, và các mốc công tác

3.5 Lựa chọn kết cấu mốc cố định, mốc công tác

3.6 Xác định số lượng mốc, khối lượng nguyên vật liệu thi công các mốc

3.7 Lập phương án đưa trạm quan trắc ra thực địa

3.8 Lập phương án đo nối tới trạm quan trắc

3.9 Thiết kế công tác đo trạm quan trắc

1 Xác định các đại lượng đo, chu kỳ đo

2 Lựa chọn các thiết bị đo, phương pháp đo

3 Xác định thời gian đo, các chỉ tiêu đo và sai só giới hạn cho phép

3.10 Công tác xử lý số liệu quan trắc đo

1 Kiểm tra số liệu đo

2 Tính toán xử lý số liệu đo

3 Vẽ các biểu đồ dịch chuyển biến dạng

4 Lựa chọn các chỉ tiêu để xác định các thông só dịch chuyển

3.11 Lập báo cáo kết quả quan trắc

1 Chỉnh lý tài liệu đo

2 Chỉnh lý tài liệu tính

3 Phân tích tổng hợp tài liệu

4 Viết nội dung báo cáo

KẾT LUẬN

LỜI NÓI ĐẦU

Trong quá trình khai thác hầm lò sẽ có tác dịch chuyển biến dạng đối với các côngtrình trong và trên mặt đất nằm trong phạm vi ảnh hưởng Các ảnh hưởng cụ thểđối với các công trình như: dịch chuyển ngang, dịch chuyển nghiêng, biến dạngcong, biến dạng ngang… Những ảnh hưởng này sẽ làm giảm chất lượng công trình

và làm hư hại nó nếu không có các biện pháp bảo vệ Vì vậy việc lập ra trạm quantrắc trung bình là rất cần thiết cho mỗi mỏ hầm lò Các trạm quan trắc có nhiệm

vụ nghiên cứu ảnh hưởng dịch chuyển của một khu vực mà tại đó sắp tới sẽ chịuảnh hưởng của quá trình khai thác Dựa trên các đặc trưng bởi các thông số: gócdịch giới hạn, góc dịch chuyển nguy hiểm, góc nứt tách

-Góc: góc dịch giới hạn, góc dịch chuyển nguy hiểm, góc đứt tách, góc dịch chuyểnhoàn toàn

-Các đại lượng không thứ nguyên: độ lún, dịch chuyển ngang, dịch chuyển đứng,dịch chuyển toàn phần, biến dạng cong

- Thời gian dịch chuyển

- Chiều dài

Dựa trên các thông số và các chu kỳ quan trắc đưa ra các đánh giá về mức độ ảnhhưởng và đưa ra các biện pháp bảo vệ Trong đồ án này chúng ta sẽ đi từng bướcthành lập và thiết kế một trạm quan trắc trung bình đúng quy chuẩn Trạm quantrắc trung bình quan trắc trong thời gian từ 1-3 năm, quan trắc từ 1-2 vỉa

Chương I: Điều kiện địa chất-khai thác khu vực thiết kế trạm quan trắc trung bình

1.1 Đặc điểm địa lý, địa hình, địa mạo

1.1.1 Đặc điểm địa lý của khu vực Núi Béo

Khu mỏ Núi Béo thuộc thị trấn Mông Dương, thị xã Vân Đồn, thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh, Việt Nam Khu mỏ cách thành phố Cẩm Phả khoảng 3km về phía

tây bắc Nằm bên trái đường quốc lộ 18A hướng đi Hạ Long đến Mông Dương, diện tích khu mỏ khoảng 22 Km2 .

Khu mỏ được giới hạn tọa độ:

X: 2326.500 ÷ 2331.000

Y: 424.000 ÷ 429.000

(Hệ tọa độ nhà nước năm 1972)

Diện tích toàn bộ khu mỏ khoảng 22 Km2

- Phía Bắc giáp Dương Huy, Bằng Tầy

- Phía Nam giáp Khe Sim, Lộ Trí, Đèo Nai, Cọc Sáu

- Phía Đông giáp Quảng Lợi, Mông Dương

- Phía Tây giáp mỏ khe Tam

1.1.2 Đặc điểm khí hậu

Khí hậu thuộc vùng nhiệt đới, độ ẩm cao chia hai mùa rõ rệt Mùa mưa kéo dài từ tháng 4 đến tới tháng 10, mưa nhiều nhất là tháng 8, tháng 9 Tháng 8 năm 1973 lượng mưa cao nhất trong ngày lên tới 260.7mm/ng, lượng mưa trung bình

144mm/ng Mùa khô kéo dài từ tháng 11 năm trước đến tới thắng 3 năm sau.Nhiệt độ cũng thay đổi theo mùa, mùa hè nhiệt độ từ 370C – 380C (tháng 7,8 hàng năm), mùa đông nhiệt độ thấp thường từ 80C đến 150C đôi khi xuống đến 20C đến

30C Độ ẩm trung bình về mùa khô từ 65% đến 80% , về mùa mưa từ 81% đến 91%

- Suối Bàng Nâu: bắt nguồn từ khu vực Khe Tam chảy qua Khe Chàm

- Suối Khe Chàm: bắt nguồn từ phía Tây Nam chảy theo hướng Đông Bắc

Hai hệ thống sông này gặp nhau ở ở phía Đông Bắc khu vực và đổ ra sông Mông Dương, tại đây lưu lượng đo được lớn nhất là 91.6m3/s.

Phía nam và phía bắc khu mỏ được bao bọc bởi hệ thống suối khe chàm và

thượng sông Mông Dương Độ cao long suối có cốt 14 ÷ 18 sông suối có nước quanh năm là dòng thoát nước chính của khu vực Khe Tam

Mạng lưới giao thông, công nghiệp trong vùng khá phát triển, rất thuận lợi trong công tác thăm dò và khai thác mỏ Hệ thống vận tải khá thuận tiện với hệ thống đường mỏ cho ô tô tải và hệ thống đường sắt cho việc vận tải khoáng sản Ngoài

ra còn có các nhà máy trung tâm cơ khí lớn như: cơ khí Cẩm Phả, nhà máy tuyển than Cửa Ông

Tình hình kinh tế chính trị, điều kiện cơ sở vật chất, hạ tầng cơ sở khá phát triển Đời sống công nhân viên chức trong khu mỏ ổn định và chú trọng Ngoài ra khu

mỏ còn có cơ sở hạ tầng phục vụ dân sinh: điện, đường, trường, trạm y tế cửa hang bách hóa, chợ dân sinh… phục vụ đời sống cho công nhân viên chức khu mỏ

1.2 Đặc điểm, tính chất cơ lý đất đá

Tính chất cơ lý đất đá được thể hiện thông các thông số vật lý cơ bản như:

- Góc nội ma sát (δ): là góc tảo bởi phản lực pháp và đường sinh của nón mà ): là góc tảo bởi phản lực pháp và đường sinh của nón mà sát (đường sinh ra ma sát tổng hợp của lực ma sát thực và phản lực pháp) tag δ): là góc tảo bởi phản lực pháp và đường sinh của nón mà =Fms/ NFms/ N

- Độ cứng đất đá (f): độ bền vững của đá ảnh hưởng đến đại lượng lún cực đại, trong những điều kiện giống nhau thì độ lún trong đá cứng nhỏ hơn đá yếu Khi vỉa dốc đứng những lớp đá không đồng nhất, nghĩa là độ bền vững khác nhau thù có khả năng dịch chuyển ở các mặt tiếp xúc của các lớp đó, tạo thành những kẻ nứt, những chỗ sụt lỡ theo từng bậc mặt đất

f=Fms/ N Ϭn/100 f≥ đất đá cứng, f≤ đất đá mềmn/100 f≥ đất đá cứng, f≤ đất đá mềm

- Lực dính kết (c)

nham

thạch

Dungtrọng(g/cm3)

Tỷ trọng(g/cm3)

Cường độkhoáng(kg/cm2)

Lực kếtdính(g/cm2)

Bảng 1: Giá trị về cơ lý đất đá trong khu mỏ Khe Chàm

1.3 Đặc điểm địa chất thủy văn

1.3.1 Nước có nguồn gốc từ nước mặt

Nước có nguồn gốc từ mặt đất chủ yếu chứa trong các sông, hồ, nước mưa, nước thải Khu vực mỏ Khe Chàm có suối chính là suối Bàng Nâu và suối Khe Chàm

a Suối Khe Chàm

Suối Khe Chàm có 2 nhánh chính Nhánh suối Đá Mài được bắt nguồn từ dãy núi Khe Sim chảy qua khia trường của mỏ Đông Đá Mài rồi hòa với nhánh suối Khe Chàm tại khu vực cầu Giám đốc

Nhánh suối Khe chàm được bắt nguồn từ dãy núi Bao Gia chảy theo hướng từ Tâysang Đông và hợp với lưu lượng nhánh suối Đá Mài tại cầu Giám đốc Từ cầu Giámđốc suối Khe Chàm chảy qua khu vực mặt bằng sân công nghiệp của công tu than Khe Chàm I và sân công nghiệp mỏ Cao Sơn về ngã ba cầu Trung Quốc rồi hòa dòng với suối Bàng Nâu và đổ vào thượng nguồn sông Mông Dương

Suối Khe Chàm có lòng rộng từ 10 ÷ 20m, chiều sâu lòng suối từ 1,5 ÷ 2,0m Là suối thoát nước chính cho các mỏ Cao Sơn, Khe Chàm Do suối Khe Chàm chảy qua các khu vực lộ thiên của nhiều đơn vị nên chịu ảnh hưởng nặng nề của việc trôi lấp các bãi thải Lòng suối bị bồi lắng trung bình từ 2,5 ÷ 3,2m so với lòng sôngnguyên thủy, nhiều đoạn của lòng sông bị thu hẹp lamg giảm khả năng thoát nướccủa suối gây ngập úng của một số khu vực khai thác và mặt bằng một số mỏ trong khu vực

b Suối Bàng Nâu

Suối bắt nguồn từ khu mỏ Khe Tam chảy theo hướng từ Tây sang Đông qua khu vực Bắc khai trường mỏ Khe Chàm rồi hòa với dòng suối Khe Chàm và chảy ra sông Mông Dương Đoạn suối Bàng Nâu chảy qua biên giới mỏ Khe Chàm I có tốc

độ nhỏ, lòng suối từ (10 ÷ 25m)

Lưu lượng lớn nhất của hai suối Khe Chàm và Bàng Nâu hợp lưu lên đến 91m3/s

1.3.2 Nước dưới mặt đất

- Nước có trầm tích đệ tứ: tích lũy trong các hạt sỏi, sạn, đất thịt

- Nước trong hệ đất của địa tầng

- Nước ngầm trong đới phá hủy hoại của các đứt gãy

Nhìn chung thì khu vực mỏ Khe Chàm có nguồn nước sông hồ, nước mặt rất phong phú và dồi dào, phục vụ tốt cho công tác khai thác và giảm tải bụi bẩn do

xe tải vận chuyển nhờ có nước tưới

1.4 Đặc điểm địa chất công trình

Trong vỉa chưa than 12 gồm các loại đất đá cuội kết, sạn kết và sét kết Các lớp đất đá có chiều dày lớn và có tính ổn định cao Độ ổn định của bột kết và cát kết

có độ rắn chắc trung bình, đôi chỗ là bột kết mỏng, với chiều dày khoảng 0.2 ÷ 2.0m cùng thuộc loại rắn chắc

Cuội kêt, sạn kết chiếm tỷ trọng khá lớn trong địa tầng, nứt nẻ mạnh, có chiều dàythay đổi từ vài mét đến vài chục mét Độ lớn cơ học lớn, cường độ kháng nén thay đổi từ 400 ÷ 1780 kg/cm2 lực dính kết trung bình C=Fms/ N445 kg/cm2

Cát kết là nham thạch chủ yếu trong khu vực, độ bền cơ học lớn, cường độ kháng nén trung bình 809 kg/cm2, tỷ trọng ɣ=Fms/ N 2,63 g/cm3, lực dính kết trung bình C=Fms/ N 340 kg/cm2

Bột kết thường xuất hiện ở vách và trụ các vỉa than, phân lớp mỏng hơn so với hailoại đất trên Cường độ kháng nén trung bình 448 kg/cm2, tỷ trọng ɣ=Fms/ N2,65 g/cm3, lực dính kết trung bình C=Fms/ N 195 kg/cm2

Sét kết thường gặp ở dạng lớp mỏng giữa các loại đất đá trên và trong vỉa than Cường độ kháng nén trung bình 250 kg/cm2, tỷ trọng ɣ=Fms/ N2,46 g/cm2, lực dính kết trung bình C=Fms/ N2,55 kg/cm2

Độ bền cơ hoc của đất đá vách trụ vỉa than tương đối cao

1.5 Đặc điểm cấu tạo của vỉa than khu vực thiết kế

Vỉa 12 cách vỉa 11 khoảng từ 64 ÷ 120m, cách vỉa 13 khoảng từ 40 ÷ 50m Lộ vỉa xuất hiện ở cánh Nam tiếp nếp lõm Bảng Nâu Chiều dày vỉa thay đổi từ 0.19m đến 12m Vỉa than có cấu tạo phức tạp, chiều dày không ổn định, độ dốc vỉa thay đổi từ 30 ÷ 630, trung bình 240 Hệ số chứa than trung bình của vỉa 93%, độ tro hàng hoá trung bình 18.55% Đất đá vách, trụ vỉa than là các lớp đá bột kết, ít gặp lớp sét kết Vỉa 12 có các lỗ khoan: LK 2541, LK 370, LK 2530, LK 388B Đất đá vách, trụ vỉa than là các lớp đá bột kết, ít gặp hơn lớp sét kết

1.6 Sơ đồ mở vỉa

Sơ đồ mở vỉa XII theo giếng đứng

1.7 Hệ thống khai thác cho khu vực thiết kế

Hệ thống khai thác cho vỉa XII theo phương pháp phá hỏa toàn bộ, lấy một phần bằng đất đá ở các lò đi theo vỉa, phương pháp vách xuống một cách nhẹ nhàng;

lấp theo phương pháp tự chảy, lấp bằng phương pháp thủy lực và khí nén Ở ba phương pháp đầu thì đất đá dùng để lấp khoảng trống khai thác lấy từ các đường

lò chính tại các lớp ở vách hoặc ở trụ chi nên ảnh hưởng của các phương pháp nàyđến dịch chuyển mặt đất không khác nhau, chỉ có khác ở chỗ độ sâu khai thác nhỏhơn 100m thì độ lún mặt đất khi phá hỏa hoàn toàn lớn hơn 10-30% so với cách lấp một phần bằng đá lấy ở các lò

Ở hai phương pháp sau vật liệu lấy từ ngoài vào Ở phương pháp tự chảy thì vật kiệu lấp chảy vào vùng trống khai thác dưới tác động của trọng lực của chính vật

2.1 Cơ sở lý thuyết vùng tương tự

Từ năm 1945-1947 trên cơ sở các kết quả tổng hợp và phân tích quan trắc đã xác lập khả năng phân loại mỏ theo quan điểm dịch chyển đất đá và bề mặt

Sự phân loại đó dựa trên 3 dấu hiệu sau:

1) Đặc tính địa chat chung của mỏ

2) Các tính chất cơ lý (độ cứng) của đất đá

3) Các trị số trung bình của góc dịch chuyển

Dựa trên tính chất chung và độ cứng đất đá mà tất cả các loại mỏ được chia thành

3 nhóm Mỗi nhóm lại dựa vào các giá trị trung bình của các góc δ): là góc tảo bởi phản lực pháp và đường sinh của nón mà và những giá trịbiến động của nó mà chia thành hai loại

Khi thiết kế mỏ ở những vùng khai thác cũ thì việc xác định loại mỏ được tiến hành trên cơ sở dấu hiệu thứ nhất và dấu hiệu thứ hai.

Trong độ cứng đất đá được đánh giá theo giá trị trung bình cân bằng kháng nhất thời của đất đá và độ nén hoặc hệ số cứng của đất đá theo Protodiaconov

Khi xét mỏ đang khai thác mà chưa được nghiên cứu về dịch chuyển biến thuộc vềloại này hay loại kia thì phải xuất phát từ ba dấu hiệu trên

Trong trường hợp này dấu hiệu chính xác nhất là góc dốc δ): là góc tảo bởi phản lực pháp và đường sinh của nón mà và giá trị trung bình của nó

Giá trị trung bình góc δ): là góc tảo bởi phản lực pháp và đường sinh của nón mà này được xác định từ số liệu quan trắc dịch chuyển của những trạm ngắn hạn Tại những mỏ có ý nghĩa phát triển lớn thì việc chọn góc dịch chuyển như vậy càn được làm chính xác hơn bằng quan trắc lâu dài

Ở những mỏ có đất đá yếu, khi góc δ): là góc tảo bởi phản lực pháp và đường sinh của nón mà tb=Fms/ N 650, góc nghiêng những mặt trụ bảo vệ không lấy 650 mà là 550, vì phạm vi biến động của góc δ): là góc tảo bởi phản lực pháp và đường sinh của nón mà ở những mỏ loại ấy lớn và

có xu hướng chiếm góc nghiêng của mặt bảo vệ có giá rị khác với giá trị tối thiểu δ): là góc tảo bởi phản lực pháp và đường sinh của nón mà trong khoảng 50

2.2 Nghiên cứu xếp loại vùng mỏ theo đặc điểm địa chất và tính chất cơ

Góc dịch chuyển δ): là góc tảo bởi phản lực pháp và đường sinh của nón mà

(độ)

LoạimỏTrung

bình

Giới hạnbiến dạng

Protodiaconov dưới2,5

Lực kháng do bị néntrung bình dưới 250kg/cm2 Hạng bậc trung bình về độ

Hệ số cứng 2,5-5 lực kháng 250-500 kg/cm2 Hạng bậc

cm2 Hạng bậc độ khoan: 6,5-8,5

Các góc dịch chuyển: góc nghiêng củamặt bảo vệ để tính trụ bảo vệ trongđất đá gốc khi khai thác lần đầu (độ)

Ia

Mỏ có loại đất đáxốp và ngậm nướcnhiều, có hiện

Các mỏ khác Mỏthan Treliabinsk

550

δ): là góc tảo bởi phản lực pháp và đường sinh của nón mà =Fms/ N 650 khi góc dốc của vỉa từ 00-100.β=Fms/ Nɣ=Fms/ N 650 Khi α từ 100-450 thì β=Fms/ N 70- 0,5α; ɣ=Fms/ N700

β =Fms/ N 700 - 0,6α, nhưng không nhỏ hơn

350, δ): là góc tảo bởi phản lực pháp và đường sinh của nón mà =Fms/ N ɣ=Fms/ N 700

β =Fms/ N 750 – 0.8α nhưng không nhỏ hơn

300, δ): là góc tảo bởi phản lực pháp và đường sinh của nón mà =Fms/ N ɣ=Fms/ N 750

III III

IIIa

Các mỏ đã nghiêncứu nhưng chưa

δ): là góc tảo bởi phản lực pháp và đường sinh của nón mà =Fms/ N ɣ=Fms/ N 850 cho mọi góc α Khi α từ 0-50

thì β=Fms/ N850.Khi α từ 6-650 β=Fms/ N 90- α Khi α ˃ 650; β=Fms/ N

1000- α, nhưng không nhỏ hơn 250

Bảng 3: Bảng giá trị phân loại mỏ về các góc dịch chuyển

2.3 Xác định các thông số dịch chuyển theo vùng tương tự

Xác định các thông số dịch chuyển của mỏ Khe Chàm (β, α, ɣ) dựa trên cơ sở lý thuyết phương pháp vùng tương tự của Gs.Kazacovski đã nêu ở trên Dựa trên các điều kiện địa chất và các tính chất của cơ lý đất đá để chọn vùng tương tự hợp

lý cho vùng mỏ Khe Chàm

Qua quá trình so sánh và phân tích chung thì mỏ Khe Chàm được xếp vào nhóm IIa Chúng ta cùng so sánh địa chất và tính chất chung về cơ lý đất đá của mở Khe Chàm và mỏ Kuzbass

- Địa tầng: chứa than có tuổi cổ

sinh và trung sinh

- Kiến tạo: toàn bộ khoáng sàng

gồm 1 nếp uốn trung tâm, là

môt hướng tà có phương Tây

Bắc-Đông Nam và nhiều nếp uốn

- Địa tầng: chứa than có tuổi cổ sinh và trung sinh

- Thành phần các lớp đất đá: đá vôi, cuội kết, sạn kết, bột kết, sạn kết, phiến sét và các lớp đất phún xuất

- Chiều dày điệp chứa than CN: 3500-4000m

- Chiều dày chung của địa tầng: 900m

- Kiến tạo: là một hướng tà đơn trục hướng Đông Nam- Tây Bắc, cấu trúc chủ yếu là một nếp uốn kéo dài dọc theo hướng tà và