Thiết kế kĩ thuật – tổ chức thi công đoạn ga tránh lò dọc vỉa thông gió mức +38 – IV mỏ than Khe Tam Công ty Than Dương Huy Vinacomin

MỞ ĐẦU 7 PHẦN I 8 THIẾT KẾ KỸ THUẬT 8 CHƯƠNG I 8 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ MỎ KHE TAM CÔNG TY THAN DƯƠNG HUY 8 1.1. Vị trí địa lý, địa hình, khí hậu 8 1.2. Đặc điểm kinh tế, xã hội, chính trị 9 1.3. Điều kiện giao thông, thông tin liên lạc 9 1.4. Đặc điểm địa chất 10 1.4.1. Đặc điểm địa tầng 10 1.4.2. Đặc điểm kiến tạo 10 1.4.3. Đặc điểm địa chất thủy văn. 11 1.4.3.1. Đặc điểm nước trên mặt 11 1.4.3.2. Đặc điểm nước dưới đất 12 1.4.4. Đặc điểm địa chất công trình. 15 1.5. Đặc điểm khí mỏ 16 1.5.1. Thành phần các loại khí 16 1.5.2. Đặc điểm phân bố 17 1.5.2.1. Sự thay đổi hàm lượng các chất khí theo chiều sâu. 17 1.5.2.2. Sự phân đới khí trong trầm tích chứa than. 18 1.5.2.3. Sự thay đổi hàm lượng các chất khí theo chiều sâu. 19 1.5.2.4. Độ chứa khí của đá vây quanh 20 1.5.2.5. Ảnh hưởng của các yếu tố địa chất đến độ chứa khí 20 1.5.2.6. Sự ảnh hưởng của độ chứa khí đối với quá trình khai thác 20 1.5.2.7. Xếp hạng mỏ theo cấp khí 21 CHƯƠNG 2 22 THIẾT KẾ QUY HOẠCH CHO CÔNG TRÌNH 22 2.1. Các đặc điểm chung của công trình 22 2.1.1. Các đặc điểm chung, chiều dài 22 2.1.2. Bình đồ công trình 23 2.2. Thiết kế quy hoạch công trình 23 2.2.1. Sơ đồ đường lò 23 2.2.2. Thiết kế quy hoạch công trình trên mặt cắt dọc 23 2.2.3. Thiết kế quy hoạch công trình trên mặt căt ngang 24 2.2.3.1. Chọn sơ bộ thiết bị vận tải 24 2.2.3.2. Tính toán khả năng thông qua của thiết bị vận tải. 27 2.3. Lựa chọn hình dạng sử dụng , kích thước mặt cắt ngang công trình 30 2.3.1. Lựa chọn hình dạng sử dụng của công trình 30 2.3.2. Xác định kích thước tiết diện ngang của đường lò 31 2.4. Đánh giá điều kiện đất đá xung quanh công trình 36 CHƯƠNG 3 39 THIẾT KẾ KẾT CẤU CHỐNG GIỮ CHO CÔNG TRÌNH 39 3.1. Lựa chọn sơ bộ kết cấu chống giữ cho công trình 39 3.1.1. Lựa chọn kết cấu chống giữ cho công trình 39 3.1.2. Xác định tiết diện thiết kế của kết công trình 39 3.2. Xác định lực tác dụng lên kết cấu chống giữ công trình 41 3.2.1. Tính toán áp lực tác dụng lên công trình 41 3.2.1.1. Áp lực nóc tác dụng lên đường lò 41 3.2.1.2. Áp lực hông tác dụng lên đường lò 43 3.2.1.3. Áp lực nền 44 3.2.2. Tính nội lực trong khung chống 44 3.2.2.1. Tính toán phản lực liên kết tại các gối tựa 45 3.2.2.2. Tính toán nội lực trong các bộ phận của kết cấu chống 46 3.2.2.3. Biểu đồ nội lực 49 3.2.2.4. Kiểm tra bền cho kết cấu 50 3.2.4. Chia khẩu độ kết cấu chống 52 PHẦN II 53 THIẾT KẾ THI CÔNG 53 CHƯƠNG 4 53 TỔ CHỨC THI CÔNG ĐÀO ĐOẠN GA TRÁNH 53 4.1. Lựa chọn sơ đò đào, phương pháp đào 53 4.1.1. Lựa chọn phương pháp đào 53 4.1.2. Lựa chọn sơ đồ đào 53 4.1.3. Lựa chọn phương tiện phá vỡ đất đá 54 4.1.4. Lựa chọn sơ đồ thi công 54 4.2. Công tác khoan nổ mìn 55 4.2.1. Lựa chọn thiết bị khoan nổ mìn 55 4.2.2. Tính toán thông số khoan nổ mìn 56 4.2.2.1. Lựa chọn thuốc nổ và phương tiện nổ 56 4.2.2.2. Chỉ tiêu thuốc nổ đơn vị 58 4.2.2.3. Đường kính lỗ khoan 59 4.2.2.4. Tính số lỗ khoan 59 4.2.2.5. Tính toán chiều sâu lỗ mìn 63 4.2.2.6. Tính toán lượng thuốc nổ cho một chu kì 67 4.2.2.7. Tính toán mạng điện nổ mìn 68 4.2.2.8. Các chỉ tiêu khoan nổ mìn 69 4.2.2.9. Các chỉ tiêu nổ mìn cơ bản dánh giá hiệu quả công tác khoan nổ mìn 69 4.2.3. Hộ chiếu khoan nổ mìn 70 4.2.4. Tổ chức công tác khoan, nạp nổ, các biện pháp an toàn 70 4.2.4.1. Công tác khoan, nạp, nổ mìn 70 4.2.4.2. Các biện pháp an toàn 71 4.3. Công tác thông gió và đưa gương vào trạng thái an toàn 71 4.3.1. Yêu cầu thông gió trong quá trình thi công 71 4.3.2. So sánh, lựa chọn sơ đồ thông gió cho công trình 71 4.3.2.1.So sánh các sơ đồ thông gió 71 4.3.2.2. Lựa chọn sơ đồ thông gió cho đường lò 73 4.3.3. Tính toán thông gió cho đường lò 73 4.3.3.1. Xác định lượng không khí cần thiết để đưa vào gương lò 73 4.3.3.3. Kiểm tra lại công suất động cơ quạt thông gió 76 4.3.4. Công tác đưa gương vào trạng thái an toàn 77 4.4. Xúc bốc và vận chuyển đất đá 77 4.4.1. Chọn thiết bị, tính toán năng suất xúc bốc vận tải 77 4.4.1.1. Chọn thiết bị xúc bốc 77 4.4.1.2. Tính năng suất của máy xúc 78 4.4.1.3. Thiết bị vận tải 79 4.4.2. Tổ chức xúc bốc và trao đổi goòng 79 4.4.2.1. Tổ chức xúc bốc 79 4.4.2.2. Công tác trao đổi goòng 80 4.5. Công tác chống tạm và chống cố định cho công trình 81 4.5.1. Công tác chống tạm 81 4.5.2. Công tác chống cố định 81 4.6. Công tác phụ trợ 82 4.6.1. Yêu cầu về công tác phụ trợ cho quá trình thi công. 82 4.6.2. Công tác thoát nước cho đường lò. 82 4.6.3. Công tác lắp đặt đường xe. 82 4.6.3.1. Đường xe tạm thời. 82 4.6.3.2. Đặt đường xe cố định. 82 4.6.4. Công tác chiếu sáng, tín hiệu, thông tin liên lạc. 82 4.6.5. Công tác lắp đặt đường dây, đường ống. 83 4.6.6. Công tác củng cố và bảo vệ công trình 83 CHƯƠNG 5 84 CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT 84 5.1. Tổ chức công tác xây dựng công trình. 84 5.1.1. Yêu cầu về tổ chức xây dựng công trình. 84 5.1.2. So sánh, lựa chọn, tính toán biểu đồ tổ chức chu kỳ xây dựng công trình. 84 5.1.2.1. Lựa chọn biểu đồ tổ chức chu kỳ xây dựng công trình. 84 5.1.2.2. Xác định khối lượng công việc trong một chu kỳ tiến gương 84 5.1.2.3. Số người – ca cần thiết để hoàn thành công việc trong chu kỳ 86 5.1.2.4. Xác định chi phí thời gian cho từng công việc trong một ca 87 5.2. Chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật cơ bản khi xây dựng công trình 89 5.2.1. Tính toán các chỉ tiêu kinh tế kĩ thuật cơ bản 89 5.2.1.1. Năng suất của đội thợ. 89 5.2.1.2. Tiến độ thi công. 89 5.2.1.3. Tốc độ đào chống một tháng. 90 5.2.2. Bảng chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật xây dựng công trình 90 5.2.3. Chi phí trực tiếp đào, chống cố định cho 1m lò. 92 5.2.4. Chi phí xây dựng 92

MỞ ĐẦU 7

PHẦN I 8

THIẾT KẾ KỸ THUẬT 8

CHƯƠNG I 8

KHÁI QUÁT CHUNG VỀ MỎ KHE TAM CÔNG TY THAN DƯƠNG HUY 8

1.1 Vị trí địa lý, địa hình, khí hậu 8

1.2 Đặc điểm kinh tế, xã hội, chính trị 9

1.3 Điều kiện giao thông, thông tin liên lạc 9

1.4 Đặc điểm địa chất 10

1.4.1 Đặc điểm địa tầng 10

1.4.2 Đặc điểm kiến tạo 10

1.4.3 Đặc điểm địa chất thủy văn 11

1.4.3.1 Đặc điểm nước trên mặt 11

1.4.3.2 Đặc điểm nước dưới đất 12

1.4.4 Đặc điểm địa chất công trình 15

1.5 Đặc điểm khí mỏ 16

1.5.1 Thành phần các loại khí 16

1.5.2 Đặc điểm phân bố 17

1.5.2.1 Sự thay đổi hàm lượng các chất khí theo chiều sâu 17

1.5.2.2 Sự phân đới khí trong trầm tích chứa than 18

1.5.2.3 Sự thay đổi hàm lượng các chất khí theo chiều sâu 19

1.5.2.4 Độ chứa khí của đá vây quanh 20

1.5.2.5 Ảnh hưởng của các yếu tố địa chất đến độ chứa khí 20

1.5.2.6 Sự ảnh hưởng của độ chứa khí đối với quá trình khai thác 20

1.5.2.7 Xếp hạng mỏ theo cấp khí 21

CHƯƠNG 2 22

THIẾT KẾ QUY HOẠCH CHO CÔNG TRÌNH 22

2.1 Các đặc điểm chung của công trình 22

2.1.1 Các đặc điểm chung, chiều dài 22

2.1.2 Bình đồ công trình 23

2.2 Thiết kế quy hoạch công trình 23

2.2.1 Sơ đồ đường lò 23

2.2.2 Thiết kế quy hoạch công trình trên mặt cắt dọc 23

2.2.3 Thiết kế quy hoạch công trình trên mặt căt ngang 24

2.2.3.1 Chọn sơ bộ thiết bị vận tải 24

2.2.3.2 Tính toán khả năng thông qua của thiết bị vận tải 27

2.3 Lựa chọn hình dạng sử dụng , kích thước mặt cắt ngang công trình 30

2.3.1 Lựa chọn hình dạng sử dụng của công trình 30

2.3.2 Xác định kích thước tiết diện ngang của đường lò 31

2.4 Đánh giá điều kiện đất đá xung quanh công trình 36

CHƯƠNG 3 39

THIẾT KẾ KẾT CẤU CHỐNG GIỮ CHO CÔNG TRÌNH 39

3.1 Lựa chọn sơ bộ kết cấu chống giữ cho công trình 39

3.1.1 Lựa chọn kết cấu chống giữ cho công trình 39

3.1.2 Xác định tiết diện thiết kế của kết công trình 39

3.2 Xác định lực tác dụng lên kết cấu chống giữ công trình 41

3.2.1 Tính toán áp lực tác dụng lên công trình 41

3.2.1.1 Áp lực nóc tác dụng lên đường lò 41

3.2.1.2 Áp lực hông tác dụng lên đường lò 43

3.2.1.3 Áp lực nền 44

3.2.2 Tính nội lực trong khung chống 44

3.2.2.1 Tính toán phản lực liên kết tại các gối tựa 45

3.2.2.2 Tính toán nội lực trong các bộ phận của kết cấu chống 46

3.2.2.3 Biểu đồ nội lực 49

3.2.2.4 Kiểm tra bền cho kết cấu 50

3.2.4 Chia khẩu độ kết cấu chống 52

PHẦN II 53

THIẾT KẾ THI CÔNG 53

CHƯƠNG 4 53

TỔ CHỨC THI CÔNG ĐÀO ĐOẠN GA TRÁNH 53

4.1 Lựa chọn sơ đò đào, phương pháp đào 53

4.1.1 Lựa chọn phương pháp đào 53

4.1.2 Lựa chọn sơ đồ đào 53

4.1.3 Lựa chọn phương tiện phá vỡ đất đá 54

4.1.4 Lựa chọn sơ đồ thi công 54

4.2 Công tác khoan nổ mìn 55

4.2.1 Lựa chọn thiết bị khoan nổ mìn 55

4.2.2 Tính toán thông số khoan nổ mìn 56

4.2.2.1 Lựa chọn thuốc nổ và phương tiện nổ 56

4.2.2.2 Chỉ tiêu thuốc nổ đơn vị 58

4.2.2.3 Đường kính lỗ khoan 59

4.2.2.4 Tính số lỗ khoan 59

4.2.2.5 Tính toán chiều sâu lỗ mìn 63

4.2.2.6 Tính toán lượng thuốc nổ cho một chu kì 67

4.2.2.7 Tính toán mạng điện nổ mìn 68

4.2.2.8 Các chỉ tiêu khoan nổ mìn 69

4.2.2.9 Các chỉ tiêu nổ mìn cơ bản dánh giá hiệu quả công tác khoan nổ mìn 69

4.2.3 Hộ chiếu khoan nổ mìn 70

4.2.4 Tổ chức công tác khoan, nạp nổ, các biện pháp an toàn 70

4.2.4.1 Công tác khoan, nạp, nổ mìn 70

4.2.4.2 Các biện pháp an toàn 71

4.3 Công tác thông gió và đưa gương vào trạng thái an toàn 71

4.3.1 Yêu cầu thông gió trong quá trình thi công 71

4.3.2 So sánh, lựa chọn sơ đồ thông gió cho công trình 71

4.3.2.1.So sánh các sơ đồ thông gió 71

4.3.2.2 Lựa chọn sơ đồ thông gió cho đường lò 73

4.3.3 Tính toán thông gió cho đường lò 73

4.3.3.1 Xác định lượng không khí cần thiết để đưa vào gương lò 73

4.3.3.3 Kiểm tra lại công suất động cơ quạt thông gió 76

4.3.4 Công tác đưa gương vào trạng thái an toàn 77

4.4 Xúc bốc và vận chuyển đất đá 77

4.4.1 Chọn thiết bị, tính toán năng suất xúc bốc vận tải 77

4.4.1.1 Chọn thiết bị xúc bốc 77

4.4.1.2 Tính năng suất của máy xúc 78

4.4.1.3 Thiết bị vận tải 79

4.4.2 Tổ chức xúc bốc và trao đổi goòng 79

4.4.2.1 Tổ chức xúc bốc 79

4.4.2.2 Công tác trao đổi goòng 80

4.5 Công tác chống tạm và chống cố định cho công trình 81

4.5.1 Công tác chống tạm 81

4.5.2 Công tác chống cố định 81

4.6 Công tác phụ trợ 82

4.6.1 Yêu cầu về công tác phụ trợ cho quá trình thi công 82

4.6.2 Công tác thoát nước cho đường lò 82

4.6.3 Công tác lắp đặt đường xe 82

4.6.3.1 Đường xe tạm thời 82

4.6.3.2 Đặt đường xe cố định 82

4.6.4 Công tác chiếu sáng, tín hiệu, thông tin liên lạc 82

4.6.5 Công tác lắp đặt đường dây, đường ống 83

4.6.6 Công tác củng cố và bảo vệ công trình 83

CHƯƠNG 5 84

CHỈ TIÊU KINH TẾ KỸ THUẬT 84

5.1 Tổ chức công tác xây dựng công trình 84

5.1.1 Yêu cầu về tổ chức xây dựng công trình 84

5.1.2 So sánh, lựa chọn, tính toán biểu đồ tổ chức chu kỳ xây dựng công trình 84

5.1.2.1 Lựa chọn biểu đồ tổ chức chu kỳ xây dựng công trình 84

5.1.2.2 Xác định khối lượng công việc trong một chu kỳ tiến gương 84

5.1.2.3 Số người – ca cần thiết để hoàn thành công việc trong chu kỳ 86

5.1.2.4 Xác định chi phí thời gian cho từng công việc trong một ca 87

5.2 Chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật cơ bản khi xây dựng công trình 89

5.2.1 Tính toán các chỉ tiêu kinh tế - kĩ thuật cơ bản 89

5.2.1.1 Năng suất của đội thợ 89

5.2.1.2 Tiến độ thi công 89

5.2.1.3 Tốc độ đào chống một tháng 90

5.2.2 Bảng chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật xây dựng công trình 90

5.2.3 Chi phí trực tiếp đào, chống cố định cho 1m lò 92

5.2.4 Chi phí xây dựng 92

MỞ ĐẦU

Ngày nay với nhiều quốc gia trên thế giới khoáng sản là nguồn đem lại nguồnlợi ích vô cùng to lớn và đóng vai trò chính trong nền kinh tế quốc dân Tại ViệtNam, nguồn tài nguyên than đá có trữ lượng rất lớn, tập trung nhiều ở các tỉnh miềnBắc, đặc biệt là Quảng Ninh Trải qua thời gian dài khai thác, các mỏ lộ thiên đãđược khai thác gần hết Chính vì vậy để khai thác được nguồn tài nguyên to lớn này

ta phải mở rộng phương thức khai thác sâu xuống lòng đất và phương án đào xâydựng giếng đứng, giếng nghiêng, các đường lò xuyên vỉa, dọc vỉa ngay càng được

áp dụng rộng rãi

Xuất phát từ nhưng yêu cầu thực tiễn trên, kết hợp với nhũng kiến thức đãđược trang bị sau một thời gian dài học tập tại trường Đại học Mỏ - Địa chất chuyênngành xây dựng công trình ngầm và mỏ, em dã được Bộ môn Xây dựng CTN & Mỏ

và TS Trần Tuấn Minh giao thực hiện đề tài: “Thiết kế kĩ thuật – tổ chức thi

công đoạn ga tránh lò dọc vỉa thông gió mức +38 – IV mỏ than Khe Tam Công

ty Than Dương Huy - Vinacomin”

Với sự hướng dẫn tận tình của các thầy cô giáo trong bộ môn Xây dựng CTN

& Mỏ, các anh chị kĩ sư thuộc nhiều phòng ban công ty than Dương Huy – TKV vàđăc biệt là sự giúp đỡ của thầy giáo, TS.Trần Tuấn Minh em đã hoàn thành đề tài.Tuy nhiên với lượng kiến thức còn hạn chế kinh nghiệm làm việc thực tế chưa

có nhiều nên bản đồ án khong tránh khỏi những thiếu sót Em rất mong nhận được

sự đóng góp của các thầy cô giáo cùng toàn thể bạn bè đồng nghiệp để bản đồ ánhoàn thiện hơn nũa

Em xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 28 tháng 03 năm 2017

Sinh viên Phạm Văn Lượng

PHẦN I THIẾT KẾ KỸ THUẬT

CHƯƠNG I KHÁI QUÁT CHUNG VỀ MỎ KHE TAM CÔNG TY THAN DƯƠNG HUY 1.1 Vị trí địa lý, địa hình, khí hậu

Mỏ Khe Tam – Công ty Than Dương Huy năm trên địa phận xã Dương Huy,thành phố Cẩm Phả, tỉnh Quảng Ninh, cách trung tâm thành phố Cẩm Phả khoảng 8

km về phía Đông Nam

Khoáng sàng Khe Tam có diện tích khoảng 16km2 nằm trong giới hạn tọa đô(Hệ tọa độ nhà nước năm 1972):

X = 27.200  30.500

Y = 421.500  424.700

Địa hình: Mỏ than Khe Tam có địa hình thuộ vùng đồi núi trung bình gồmnhưng dãy núi nối tiếp nhau, ngăn cách phía Nam là dãy núi Khe Sim có độ caonhất +344m sườn phía Bắc dãy Khe Sim chiếm hầu hết phạm vi phía Nam khoánsàng Phần trung tâm và Đông Bắc là hệ thống núi chạy theo hướng Tây Nam -Đông Bắc, đỉnh cao nhất là Bao Gia (+306.6m), F7(+255m), E1(+205,59m) Độ caogiảm dần từ Nam lên Bắc, thoải dần tới thung lũng Dương Huy Do khai thác lộthiên và đổ thải nhiều nên địa hình trong khu vực đã thay đổi nhiều so với địa hìnhnguyên thủy

Sông suối: Giữa các dãy núi phía Nam và trung tâm là thung lũng Khe Tam

mỏ rộng dầm về phía Tây và Đông, tiếp cận với thung lũng Khe Chàm, Ngã Hai.Dọc theo các thung lũng là các hệ thống suối lớn, các suối này bắt nguồn từ lưu vựcphía Bắc Khe Sim chảy về trung tâm thung lũng rồi theo hướng Đông chảy ra suốiKhe Chàm, theo hướng Tây chảy ra suối Lép Mỹ Ngoài ra còn một số hệ thốngsuối phía Đông Bắc, Tây Bắc, xuất phát từ sườn núi Bao Gia và khu vực Đông Bắc,chảy về vùng Dương Huy Những hệ thống suối này có nước chảy thường xuyên,vào mùa mưa thường gây ra ngập lụt ở một số nơi

Khí hậu khu mỏ Khe Tam mang tính lục địa rõ rệt, một năm có hai mùa (mùamưa và mùa khô) Mùa mưa kéo dài từ tháng 4 tới tháng 10, mùa khô kéo dài từtháng 11 tới tháng 3 năm sau.

Trong mùa khô hướng gió chủ đạo là Bắc – Đông Bắc, độ ẩm trung bình là 30

÷40% nhiệt độ trung bình 15÷180C Trong thời gian này thường chịu ảnh hưởng củagió mùa Đông Bắc kèm theo mưa phùn và giá rét, nhietj độ có thể giảm dến dưới

80C

Trong mùa mưa hướng gó chủ đạo là Nam – Đông Nam, độ ẩm trung bình 60÷

80% Nhiệt độ trung bình 25÷300C Trong mùa mưa thường chịu ảnh hưởng trựctiếp của các cơn bão và áp thấp nhiệt đới kèm theo mưa lớn

Lượng mưa lớn nhất trong tháng là 1126,1mm (vào tháng 8 năm 1995) vàcũng là tháng có lượng mưa trong ngày lớn nhất 250mm Lượng mưa nhiều nhấtcủa năm là 2915,4mm (năm 1973)

1.2 Đặc điểm kinh tế, xã hội, chính trị

Nơi đây có trữ lượng than đá rất lớn, nề kinh tế chủ yếu bắt nguồn từ khai thácthan và các ngành liên quan dến khoáng sản khác

Dân cư trong vùng tập trung thưa thớt chủ yếu là dân tộc Kinh và một số dântộc khác như Sán Dìu, Dao và các gia đình công nhân sống định cư

Tình hình trật tự an ninh ở đây khá tốt, nhân dân luôn luôn chấp hành cácchính sách của Đảng và Nhà nước

1.3 Điều kiện giao thông, thông tin liên lạc

Mạng lưới giao thông trong vùng rất phát triển, từ khu trung tâm Khe Tam tớicác cơ sở y tế quanh vùng và vùng than Cẩm Phả được nối với nhau bằng hệ thốngđường ô tô và đường sắt theo các hướng Tuyến đường bê tông nối với quốc lộ 18A,tuyến đường đá nối với công ty than Cao Sơn, quốc lộ 18A, mỏ Ngã Hai và tuyếnđường sắt từ kho công nghiệp +38 tới máng ga km6 Quang Hanh

1.4 Đặc điểm địa chất

1.4.1 Đặc điểm địa tầng

Trầm tích chứa than khoáng sàng Khe Tam được xếp vào các giới Cổ sinh

(Paleozoi), giới Trung sinh (Mêzôzôi), giới Tân sinh (Kainozoi)

1 Giới Cổ sinh (PZ)

* Hệ Cacbon – Pecmi (C-P)

Trầm tích hệ Cacbon – Pecmi phân bố kéo dài theo trũng Dương Huy, ởphía Bắc khoáng sàng, thành phần chủ yếu là Canxit, Đôlômit với những tầng dày

30 – 40m Chiều dày trầm tích hệ Cacbon – Pecmi quan sát được từ 200 – 250m

2 Giới trung sinh (MZ)

* Hệ Triat thống trên – Bậc Nori – Reti – Điệp Hòn Gai (T3n-r hg)

Hệ Triat thống trên – Bậc Nori – Reti – Điệp Hòn Gai (T3n-r hg) chia ralàm 3 phụ hệ tầng: Phụ hệ tầng trên (T3n-r hg3) gần như không xuất hiện trong khuvực khoáng sàng

3 Giới tân sinh (KZ).

* Hệ Đệ Tứ (Q)

Nằm bất chỉnh hợp lên địa tầng chứa than là lớp phủ Đệ tứ (Q) Trầm tích

Đệ tứ phân bố trên toàn bộ diện tích khu mỏ, với chiều dày từ 3-5m Thành phầnlớp phủ Đệ tứ gồm có: Đất trồng lẫn cuội, sỏi, cát, bột, sét kết, và các tảng lăn cókích thước khac nhau, chúng được hình thành chủ yếu do quá trình phong hóa tựnhiên, kết hợp với tác động của dòng chảy tạo thành

1.4.2 Đặc điểm kiến tạo

Khai trường mỏ Khe Tam nằm trong cấu tạo nếp lõm lớn Dương Huy, thuộckhối trung tâm Cẩm Phả, được giới hạn bởi hai đứt gẫy lớn có phương vĩ tuyến làđứt gẫy A - A’ ở phía Nam và đứt gẫy Bắc Huy ở phía Bắc Hướng phát triển chínhcủa cấu tạo theo phương Đông – Tây Dọc theo trục nếp uốn phát triển nhiều đứtgẫy, phân cắt cấu tạo thành nhiều khối nhỏ Hệ thống đứt gẫy ở mỏ Khe Tam ảnhhưởng nhiều đến công tác khai thông, chuẩn bị và khai thác của mỏ Các đứt gẫy

chính có ảnh hưởng tới công tác khai thác đã được phát hiện trong các giai đoạnthăm dò và được kiểm chứng trong quá trình khai thác gồm:

1 Nếp uốn

+ Nếp lõm Khe Tam: Cánh Bắc được giới hạn bởi đứt gãy Bắc Huy, cánh

Nam được giới hạn bởi đứt gãy F4, nếp lõm co chiều dài khoảng 3000 đến 4000m.Trục nếp lõm phat triển theo hướng Tây Nam – Đông Bắc Mặt trục nếp uốn gầnnhư cắm thẳng đứng, các cánh đối xứng, tương đối thoải Độ dốc chung hai cánhtrong khoảng 250 – 300, tăng dần lên 350 – 400, bị đứt gãy B – B phân thành hai khốilớn: khối Đông Bắc và khối Bao Gia

+ Nếp lồi Nam Khe Tam: phân bố từ phía Đông tuyến TG.VI (Khe Chàm)

sang phía Tây tuyên T.II (Ngã Hai), dài khoảng 700 đến 1000m, chỗ hẹp còn 100đến 150m, cánh Bắc bị chặn bởi đứt gãy F4 Trục nếp uốn theo phương vĩ tuyến vàchếch dần theo hướng Tây Bắc – Đông Nam Mặt trục nép uốn cắm thăng đứng, đôikhi hơi chếch về Bắc, với góc dốc 800 đến 850 Độ dốc hai cánh thay đổi từ 300 đến

350 Các đứt gãy F6, B – B chia nếp lồi thành 3 khối

2 Đứt gãy

Gồm hai hệ thống, theo phương vĩ tuyến (gồm các đứt gãy lớn) và theophương kinh tuyến

Đứt gãy thuận: F.B, F.C, F.T1, F.T3, F.4, F.6, đứt gãy Bắc Huy

Đứt gãy nghịch: F.A, F.D, F.E, F.1, F.2, F.3, F.5, F.7, F.N, F.T2

1.4.3 Đặc điểm địa chất thủy văn.

1.4.3.1 Đặc điểm nước trên mặt

Khai trường mỏ than Khe Tam có địa hình bị phân cắt mạnh, mạng suối kháphất triển Có 3 hệ thống suối chính:

- Hệ thống suối Đông Bắc: Gồm nhiều suối lớn và nhỏ chảy từ trung tâm đổxuống phía Bắc và tập trung ở suối Dương Huy đổ ra sông Diễn Vọng Lòng suốirộng trung bình từ 2÷8m, có nơi rộng đến 12m Lưu lượng đo được lúc mưa to nhất

Q=29599 l/s, nhỏ nhất là 0,4071 l/s.

- Hệ thống suối Tây Nam: Gồm các suối bắt nguồn từ các đỉnh suối phíaNam và phần trung tâm (Bao Gia) chảy theo hướng Nam – Bắc hoặc Đông – Tâytập trung vào suối lớn Léc Mỹ và đổ ra song Diễn Vọng Nhìn chung các suối đềuhẹp và dốc ở thượng nguồn đến suối Léc Mỹ lòng rông, bằng phẳng có nước chảyquanh năm Lưu lượng nước đo được Qmax=18927 l/s và Qmin=0,692 l/s.

- Hệ thống suối Đông Nam: Gồm một số suối bắt nguồn từ các dải đồi ở phíađông và đông nam chảy theo hướng đông đổ dồn về suối lớn Đá Mài, Khe Chàm vàchảy ra sông Mông Dương Lòng suối thượng nguồn hẹp, dốc, phần hạ nguồn rộngtrung bình 5-10m, uốn khúc Suối có nước chảy quanh năm Lưu lượng nước đođược Qmax=3084 l/s và Qmin=0,249 l/s.

Nguồn cung cấp nước cho các hệ thống suối chính chủ yếu là nước mưa vàmột phần nước của tầng chứa than Nhìn chung nước mặt trong khoáng sàng tươngđối phong phú Hiện tượng bị ngập lụt tức thời thường xuyên sảy ra vào mùa mưa.Hiện tại địa hình khu vực đã bị thay đổi rất nhiều, do khai thác lộ thiên, lòng suối bịđất đá thải trôi lấp, làm dòng chảy biến đổi, có nhiều chỗ chỉ là những lạch nhỏ

1.4.3.2 Đặc điểm nước dưới đất

Do đặc điểm về động thái và điều kiện tàng trữ, nước dưới đất trong khu mỏđược chia làm 2 tầng chứa nước:

1 Tầng chứa nước lỗ hổng trong trầm tích Đệ tứ (Q):

Tầng Đệ tứ (Q) phân bố rộng rãi trên diện tích khu mỏ Thành phần lớp đấtphủ là cát, cát pha sét, chiều dày tầng từ 0,5m đến 8,5m Nước được tồn tại trongcác lỗ hổng của các hạt cát Những thung lũng giữa núi trầm tích Đệ tứ có khả năngchứa nước, còn trầm tích Đệ tứ ở đỉnh và sườn núi không có điều kiện tàng trữ nước

do nước của tầng tự thẩm thấu xuống dưới Khả năng tàng trữ không nhiều Mựcnước của tầng hạ thấp vào mùa khô Nước trong tầng này không ảnh hưởng đối vớikhai thác

2 Phức hệ chứa nước khe nứt trong trầm tích T3 (n-r)hg:

Trầm tích chứa than có diện phân bố rộng khắp trong khu mỏ, bao gồm: cuộikết, sạn kết, cát kết, bột kết, sét kết trong đó có chứa các vỉa than và các thâú kính

sét than, cấu tạo phân lớp từ mỏng đến trung bình, góc dốc thay đổi từ 100- 600,đường phương thay đổi có chỗ từ từ có chỗ đột ngột, mức độ nứt nẻ nhiều do nhiềuđứt gãy chia cắt cùng với sự vận động uốn nếp địa tầng hình thành những bối tà,hướng tà

Đất đá trong trầm tích chứa than có khả năng chứa nước gồm cuội kết, sạnkết, cát kết Đất đá ít có khả năng chứa nước và có khả năng cách nước là bột kết,sét kết

Nước tàng trữ trong các khe nứt của nham thạch là chính Do đặc điểm trầmtích nhịp có sự xen kẽ lớp đá chứa nước và đá cách nước, do hiện tượng tái sét hóacủa sét ở các lớp bột kết, sét kết mà các kẽ nứt trong nó trở thành kín, dẫn đến tínhduy trì cách nước của bột kết, sét kết được bảo tồn, làm cho nước của tầng tàng trữ

và vận động trong đá trầm tích chứa than mang tính áp lực Áp lực mạnh ở phạm vihướng tà trùng hoặc tiếp giáp với thung lũng địa hình Trong số các lỗ khoan đãkhoan, gặp 10 lỗ khoan nước phun, lưu lượng phun đạt tới 0.7l/s (11-1972 LK934).Theo tài liệu đo vẽ ĐCTV-ĐCCT có điểm lộ nước đạt tới 19.24l/s (Điểm lộ 7), tính

áp lực của tầng chứa đã làm phức tạp và khó khăn nhiều cho công tác khoan thăm

dò dễ phát sinh sập lở, kẹt ống khoan, làm tiêu tốn nhiều thời gian,vật tư và chi phínhân công

Nguồn cung cấp cho phức hệ chứa nước trong trầm tích chứa than là nướcmưa Miền cung cấp là toàn bộ diện tích khu mỏ Miền thoát nước đã thấy đượctrong phạm vi điều tra là các điểm lộ nước, sau khi xuất lộ nước chảy thành dòngvào mùa khô hình thành suối

*Về động thái, qua tài liệu quan trắc lâu dài ở các lỗ khoan: Nhiệt độ nước ít

bị thay đổi theo nhiệt độ không khí, trung bình là 240c Về mực nước dao độngtrung bình trong năm thủy văn thấp nhất là từ 0.6m (LK838 năm 1969)- cao nhất là4.7m (LK874 năm 1968)

*Về lưu lượng: Hệ số biến đổi lưu lượng trung bình trong năm thủy văn từ1,3(LK950 năm 1973) đến 20,0(LK975 năm 1974) Ở lò khai thác cũ số 2 hệ sốbiến đổi lưu lượng theo tháng từ 3,0(1972) đến 19,7(1973), hệ số biến đổi lưu lượngtheo năm quan trắc biến đổi từ 18,0(1972) đến 35,5(1973).Tại lò khai thác số 11 hệ

số biến đổi lưu lượng theo tháng từ 10,0(1972) đến 10.(1973), hệ số biến đổi lưulượng theo năm quan trắc biến đổi từ 40,0(1972) đến 51,9(1973), chứng tỏ ở các hệthống lò gần miền cung cấp nên có sự biến đổi hệ số lưu lượng lớn, còn ở các lỗkhoan có miền cung cấp ở xa ,hệ số biến đổi lưu lượng càng nhỏ Về thời điểm biếnđổi ở lò có miền cung cấp gần hệ số biến đổi lưu lượng đồng thời với lượng mưa,còn ở lỗ khoan có miền cung cấp ở xa phải từ 15 đến 30 ngày mới thể hiện sự daođộng về mực nước và lưu lượng của tầng với lượng mưa rơi xuống.

*Về quan hệ thủy lực giữa nước của tầng ngầm (T3n-r)hg2 và nước mặt: Quan

hệ chủ đạo là sự cung cấp từ tầng ngầm cho dòng mặt vào mùa khô, nước suối củacác mạng suối vẫn có dòng chảy, gặp nhiều lỗ khoan nước phun ở cạnh suối nhưLK950, LK953, đã chứng minh điều ấy

Hình phễu hạ thấp các đợt bơm đều thấp hơn đáy suối, chứng tỏ khả năng tháokhô cho các công trình khai thác dưới lòng suối vẫn thực hiện được

Về đặc điểm lưu thông xuyên tầng của dòng ngầm: Qua chùm bơm phân đoạn

ở các lỗ khoan, LK2366A, cho thấy: Khi bơm đoạn dưới của tầng, có sự cách lybằng ống chống và chân ống được trám xi măng, mực nước ở lỗ khoan quan sát ởđoạn trên ít thay đổi, chứng tỏ sự thẩm thấu lưu thông xuyên tầng có ở mức độ yếu

Theo kết quả thành lập bản đồ thủy đẳng cao cho thấy ở khu Đông Bắc cóđường thủy đẳng cao mức +100 có hướng dòng ngầm chảy về Tây và Đông, ở khuĐông Nam có đường thủy đẳng cao trên mức +100 (do dãy núi Quang Hanhcao+300) hướng dòng ngầm vận động về Tây Bắc và Tây, ở khu Tây Nam cóđường thủy đẳng cao mức +100 hướng vận động của dòng ngầm về Tây Bắc vàĐông Bắc, khu trung tâm mỏ dòng ngầm có đường thủy đẳng cao từ mức +100 trởxuống và hướng chảy về các phía.Các điểm lộ nước gặp nhiều trong diện tích mỏ vànước ngầm luôn cung cấp cho suối vào mùa khô

Hướng vận động của dòng ngầm không mang nét điển hình và đặc trưng, chủyếu chỉ là sự vận động chênh lệch thế năng từ cao về thấp

Tại các lỗ khoan bơm nước thí nghiệm, lưu lượng đơn vị q từ 0.011 l/ms đến 0.22 l/ms, hệ số thấm k từ 0.002m/ngđ đến 0.348 m/ngđ Khi khai thác than ở thung

lũng, cần chú ý biện pháp phòng tránh nước gây ngập công trường, lò giếng

Nguồn cung cấp nước cho phức hệ chứa nước áp lực là nước mưa Vì vậyđộng thái nước dưới đất phụ thuộc vào điều kiện khí tượng thuỷ văn, miền thoátnước cho mỏ là mạng các suối trong vùng Sự dao động mực nước theo mùa, trongnăm thường từ 1,13m đến 17,82m

1.4.4 Đặc điểm địa chất công trình.

1 Đặc điểm ĐCCT của các lớp đất đá trong tầng trầm tích chứa than

tự nhiên Cường độ kháng cắt

Dungtrọng

Tỷtrọng

(kG/cm2) (kG/cm2) J (độ) C(kG/cm2) T(kG/cm2) (g/cm2) (g/cm2)Lớn

tự nhiên Cường độ kháng cắt Dungtrọng trọngTỷ

(kG/cm2) (kG/cm2) (độ)J C(kG/cm2) T(kG/cm2) (g/cm2) (g/cm2)Lớn

Tỷtrọng

(kG/cm2) (kG/cm2) J (độ) C(kG/cm2) T (kG/cm2) (g/cm2) (g/cm2)Lớn

- Khí Nitơ (N2): Hàm lượng thay đổi từ 2,90 ÷ 99,68 % Nguồn gốc từ khí

quyển ngấm xuống ở trạng thái hòa tan

- Khí Mêtan (CH4): Hàm lượng thay đổi từ 0.00 ÷ 87,09% Độ chứa khí tự

nhiên thay đổi từ 0.003 ÷ 8,345 m3/TKC Nguồn gốc chủ yếu là sản phẩm của quátrình biến chât

- Khí Hiđrô (H2): Hàm lượng thay đổi từ 0.00 ÷ 54,03% Độ chứa khí tựnhiên thay đổi từ 0.00 ÷ 1,268m3/TKC Nguồn gốc hiện nay chưa được nghiên cứu

- Khí CacbuaHiđrô (CnH2n+2): Chủ yếu là khí Etan (C2H6) Hàm lượng thay

đổi từ 0,05 ÷ 4,00% trung bình 1,40 % Nguồn gốc hiện nay chưa được nghiên cứu.

600m hàm lượng trung bình tăng lên 4,13% Sau đó lại tiếp tục giảm.

- Theo cấp địa thăm dò thì khí CO2 từ trên mặt đến +40m hàm lượng trungbình 8,55%, xuống đến địa cấp -100m hàm lượng trung bình giảm xuống 1,96%,sau đó xuống địa cấp -300m hàm lượng trung bình lại tăng lên 4,26%, sau đó xuốngdưới -300m thì hàm lượng trung bình lại giảm dần

- Từ kết quả này có thể xác lập quy luật thay đổi khí CO2 là: Giảm dần theochiều sâu (từ trên mặt đến 400m) một cach không dáng kể sau đó tăng dần 400m ÷

600m không đáng kể, sau đó lại giảm dần.

b Khí Nitơ (N2 )

- Theo chiều sâu: Từ trên mặt đến 100m khí N2 có hàm lượng trung bình75,83% Xuống đến 400m hàm lượng trung bình giảm xuống 51,38%, và xuốngdưới 600m hàm lượng trung bình chỉ còn 32,81%

- Theo địa cấp: Từ trên mặt xuống dến +40m khí N2 có hàm luongj trungbình 65,21%, đến -200m hàm lượng trung bình giảm xuống 55,87% và xuống đếndưới -300m hàm lượng trung bình giảm xuống 38,23%

- khí N2 có quy luật phân bố rõ ràng và giảm theo chiều sâu

c Khí Mêtan (CH4)

- Khí Mêtan có quy luật phân bố tăng dần theo chiêu sâu Từ trên mặt đến100mm hàm lượng trung bình 10,10% Xuống đến 300m hàm luongj trung bình29,07%.

Theo địa cấp: Từ trên mặt đến +40m hàm lượng trung bình 14,08%, đến 200m hàm lượng trung bình tăng lên 31,79%, và xuống đến duois -300m hàm lượngtrung bình tăng lên 43,95%

Về mặt định lượng rức là độ chứa khí Meetan (m3/T) của các vỉa than cũngthay đổi theo chiều sâu Từ vỉa 15 đến vỉa 5 hàm lượng CH4 tăng từ 0,36÷6,19 m3/

TKC

d Khí Hiđrô (H2)

- Khó phân biệt được quy luật phân bố Nhìn chung sự phân bố các chât khíđều phụ thuộc vào chiều sâu

1.5.2.2 Sự phân đới khí trong trầm tích chứa than.

Trong khu vực Khe Tam có mặt 2 đới khí chủ yếu: Đới khí phong hóa và đói khíMeetan Mỗi đới khí được đặc trưng bởi một tỉ lệ tương đương nhất định giữa cácthành phần khí chủ yếu như sau: Khí Mêtan (CH4), Nitơ (N2 ), Cacbonic (CO2).Theo bảng phân đới khí của Truerxukốp và AI Cratnốp thì khu mỏ Khe Tam có cácđới khí sau:

a Đới khí phong hóa

Bao gồm đới khí CO2-N2, đới N2-CH4 và đới CH4-N2 Ba đới khí trên gộpchung lai tạo thành đới khí phong hóa Trong đói này hàm lượng khí:

Mêtan thay đổi từ 0.53 ÷ 69,14% trung bình 39,63%.

Nitơ thay đổi từ 25,15 ÷ 98,97% trung bình 56,07%.

Cacbonic thay đổi từ 0÷ 31,13% trung bình 4,70%

b Đới Mêtan (CH4)

Nằm dưới đới khí phong hóa, chiều sâu phân bố từ 0÷ 31,13% Trong tổng

số 43 điểm bắt gặp, cho thấy đới này hàm lượng khí như sau:

Mêtan thay đổi từ 70,8 ÷ 95,79% trung bình 81,25%.

Nitơ thay đổi từ 2,48 ÷ 25,92% trung bình 16,855%.

Cacbonic thay đổi từ 0 ÷ 19,85% trung bình 3,51%.

1.5.2.3 Sự thay đổi hàm lượng các chất khí theo chiều sâu.

Tổng hợp các kết quả phân tich các mẫu đã lấy được cho phép chúng ta xácđịnh độ chứa khí tự nhiên của một số vỉa than chính như sau:

1 Vỉa 12

Lấy được 8 mẫu định tính, một mẫu định lượng hàm lượng khí cháy và nổthay đổi từ 1,44 ÷ 56,02% trung bình là 30,52% Độ chứa khí thực tế của hỗn hợpkhí cháy và nổ là 0,360 m3/TCK

2 Vỉa 11

Lấy được 15 mẫu định tính, một mẫu định lượng hàm lượng khí cháy và nổthay đổi từ 0.58 ÷ 57,25% trung bình là 20,95% Độ chứa khí thực tế của hỗn hợpkhí cháy và nổ là 0,774 m3/TCK

3 Vỉa 10

Lấy được 15 mẫu định tính, 2 mẫu định lượng hàm lượng khí cháy và nổthay đổi từ 2,24 ÷ 65,30% trung bình là 28,79% Độ chứa khí thực tế của hỗn hợpkhí cháy và nổ thay đổi từ 1,151 ÷ 1,431m3/TCK trung bình là 1,291 m3/TCK

4 Vỉa 9

Lấy được 15 mẫu định tính, một mẫu định lượng hàm lượng khí cháy và nổthay đổi từ 0.53 ÷ 74,81% trung bình là 35,44% Độ chứa khí thực tế của hỗn hợpkhí cháy và nổ thay đổi từ 2,443 ÷ 3,159 m3/TCK trung bình là 2,801/TCK

5 Vỉa 8

Lấy được 20 mẫu định tính, 4 mẫu định lượng hàm lượng khí cháy và nổthay đổi từ 0.969 ÷ 78,68% trung bình là 39,13% Độ chứa khí thực tế của hỗn hợpkhí cháy và nổ thay đổi từ 0.969 ÷ 4,585m3/TCK trung bình là 2,358 m3/TCK

6 Vỉa 7

Lấy được 27 mẫu định tính, 7 mẫu định lượng hàm lượng khí cháy và nổthay đổi từ 0.07 ÷ 70,53% trung bình là 30,87% Độ chứa khí thực tế của hỗn hợpkhí cháy và nổ thay đổi từ 0.515 ÷ 6,175m3/TCK trung bình là 2,534m3/TCK

7 Vỉa 6

Lấy được 24 mẫu định tính, 6 mẫu định lượng hàm lượng khí cháy và nổthay đổi từ 3,06÷ 89,90% trung bình là 41,53% Độ chứa khí thực tế của hỗn hợpkhí cháy và nổ thay đổi từ 2,779 ÷ 12,444 m3/TCK trung bình là 6,778m3/TCK

8 Vỉa 5

Lấy được 14 mẫu định tính, 3 mẫu định lượng hàm lượng khí cháy và

nổ thay đổi từ 1,82 ÷ 84,85% trung bình là 50,87% Độ chứa khí thực tế của hỗnhợp khí cháy và nổ thay đổi từ 2,830 ÷ 11,611m3/TCK trung bình là 6,190m3/TCK

9 Vỉa 4

Lấy được 16 mẫu định tính, một mẫu định lượng hàm lượng khí cháy và nổthay đổi từ 14,92 ÷ 95,65% trung bình là 61,40% Độ chứa khí thực tế của hỗn hợpkhí cháy và nổ là 2,866 m3/TCK

1.5.2.4 Độ chứa khí của đá vây quanh

Trong giai đoạn thưm dò tỉ mỉ, lấy được 21 mẫu khí định lượng ở đá vâyquanh vỉa Mẫu lấy được là loại đá: Sét than, sét kết, bột kết chiếm 75% trọng lượngcủa mẫu, còn lại là than kẹp

1.5.2.5 Ảnh hưởng của các yếu tố địa chất đến độ chứa khí

Các yếu tố địa chất gây ảnh hưởngđến đọ chứa khí của các vỉa than là cácđứt gãy và các nếp uốn

1.5.2.6 Sự ảnh hưởng của độ chứa khí đối với quá trình khai thác

Các vỉa than của khu mỏ Khe Tam nói chung nà khu lập báo cáo nói riêng từvỉa 15 đến vỉa 1 đều chứa các loại khí độc, khí cháy và nổ trong đó từ vỉa 15 đến vỉa

10 nằm chủ yếu trong đới khí phong hóa, còn từ vỉa 9 trở xuống chủ yếu ở đới khíNitơ đến Meetan và đới Meetan, chịu ảnh hưởng nhất của độ chứa khí trong quátrình khai thác

1.5.2.7 Xếp hạng mỏ theo cấp khí

- Khu Dương Huy có khí độc, khí cháy nổ, đặc biệt là hàm lượng khí cháy nổ(H2+CH4) tương đối cao

- Khí cháy, nổ có đặc điểm tang dần theo chiêu sâu phân bố tập trung ở các

vị trí đỉnh của nếp lồi Vì vậy khi khai thác đến gần những vị trí cần thiết phải cónhũng giải pháp đề phòng thich hợp

- Mức khai thác lò bằng từ +38 lên lộ vỉa chủ yếu nằm trong đới khí phonghóa, có thể xếp vào loại mỏ có độ chứa khí cấp II

- Mức khai thác lò giếng từ mức +38 xuống đến -150 chủ yếu nằm trong đớiMêtan, có thể xếp vào loại mỏ có độ chứa khí cấp II

- Mức khai thác lò giếng từ mức -150 xuống đến -350 chủ yếu nằm trong đớiMêtan, có thể xếp vào loại mỏ có độ chứa khí cấp III hoặc cao hơn

Tuy vậy ở các địa cấp nêu trên cần đề phòng các trường hợp cục bộ có cấpkhí cao, cần đế phòng hiện tượng phụt khí Sulfua

CHƯƠNG 2 THIẾT KẾ QUY HOẠCH CHO CÔNG TRÌNH 2.1 Các đặc điểm chung của công trình

2.1.1 Các đặc điểm chung, chiều dài

Để đảm bảo sử dụng công trình đoạn ga tránh lò dọc vỉa thông gió mức +38được an toàn, khi thiết kế cần phải chú ý các yêu cầu sau:

- Đảm bảo cho quá trình vận tải không bị gián đoạn cản trở, đảm bảo chocông nhân đi lại trong đường lò dễ dàng và an toàn

- Đảm bảo chế độ thông gió theo yêu cầu và theo quy phạm an toàn, diện tíchtối thiểu của công trình phải đảm bảo các yêu cầu sau đây:

+ Đối với các đường lò vận tải thông gió cho phấn ngầm, diện tích tối thiểu

2.1.2 Bình đồ công trình

2.2 Thiết kế quy hoạch công trình

2.2.1 Sơ đồ đường lò

Hình 2.1 Sơ đồ đường lò

2.2.2 Thiết kế quy hoạch công trình trên mặt cắt dọc

Hình 2.2 Thiết kế quy hoạch công trình trên mặt cắt dọc

2.2.3 Thiết kế quy hoạch công trình trên mặt căt ngang

2.2.3.1 Chọn sơ bộ thiết bị vận tải

Do công trình có chức năng chính là để tàu vận chuyển trang thiết bị, than,vật liệu,…tránh nhau trong quá trình di chuyển và có lượng khí mê tan tương đốilớn Do đó ta chọn phương pháp vận tải là tàu điện ắc quy kéo đoàn goòng

Sản lượng của công trình là 250.000 tấn/năm, công trình có chức năng để cácđoàn tàu vận chuyển tránh nhau nên ta bố trí 2 đường ray song song với nhau Bêncạnh đó bố trí đường đi cho người đi lại đảm bảo an toàn

Để phục vụ thi công giếng, lắp đặt thiết bị và vận chuyển thiết bị máy mócngười ta bố trí hệ thống trục tải đường goòng 750mm Đường xe được lắp đặt bằngray R – 24 Đầu tàu điện ắc quy chạy trên cỡ đường 750mm

Bảng 2.1 Đặc tính kĩ thuật goòng UVG-3,3

Bảng 2.2 Đặc tính kỹ thuật đầu tầu điện ắc quy AM-8

2.2.3.2 Tính toán khả năng thông qua của thiết bị vận tải.

Tính số đầu tầu, toa goòng phục vụ cho mỏ, kiểm tra khả năng vận tải củađoàn goòng

* Trọng lượng của đoàn goòng theo khả năng kéo của đầu tầu:

Trọng lượng lớn nhất đoàn goòng có tải theo điều kiện bám dính:

10

100

,8

0

1

g Q n



 , (goòng) (2.2)Trong đó:

G0 – Tải trọng bản thân của goòng, G0 = 12,07 kN;

G – Trọng lượng đất đá chứa trong một goòng

Vậy ta chọn số goòng là 16 goòng

* Số chuyến tầu do một đoàn tàu thực hiện trong 1 ngày đêm:

t ngày – Thời gian vận tải trong một ngày, t ngày = 12 giờ;

T ck – Thời gian của một chuyến tầu;

t cđ – Thời gian chuyển động của đoàn goòng, t cđ=2 L

V tb;

L – Chiều dài đường lò, L = 90 m;

V tb – Vận tốc trung bình của đoàn goòng,

V tb=0,75 Vđt

V đt – Vận tốc của đầu tầu: V đt = 6,8 km/h = 113,3 m/phút;

t cđ= 2.900,75.113,3=3 phút

t ct – Thời gian chất tải, t ct = 15 phút;

t d – Thời gian dỡ tải, t d = 8 phút;

θ – Thời gian chờ đợi chất dỡ tải, tránh nhau trong chuyến, θ = 20phút;

T ck = 3 + 15 + 8 + 20 = 46 phútThay số vào (2.3), ta có:

* Năng suất vận tải của đoàn tầu:

– Năng suất kỹ thuật là:

kt

Q Z n G, (tấn/ngày đêm) (2.4)Trong đó:

Z – Số chuyến tầu có thể đạt được trong một ngày, Z = 16chuyến/ngày đêm;

n – Số goòng trong một đoàn goòng, n = 16 goòng;

G – Sức chở của 1 toa goòng, G = 4,138 tấn;

k – Hệ số làm việc không đều, k = 0,25 ÷ 0,3 Chọn k = 0,25;

Am – Sản lượng thông qua 1 năm, Am = 250000 tấn/năm;

α – Hệ số đất đá cần phải trục tải thêm trong quá trình khaithác, α = 1,15÷1,3 Chọn α = 1,2

N – Số ngày làm việc trong 1 năm, N = 300 ngày;

Thay số vào (2.5), ta có:

nđ ck

T Z T

dt

n – Hệ số danh sách đầu tầu, tính cho số đầu tầu hư hỏng, tình trạngsửa chữa, dùng cho công tác vận tải khác như chở người, trang thiết bị kỹthuật mỏ

2.3 Lựa chọn hình dạng sử dụng , kích thước mặt cắt ngang công trình

2.3.1 Lựa chọn hình dạng sử dụng của công trình

Việc lựa chọn hình dạng mặt cắt ngang công trình hợp lý chính là một trongnhững giải pháp nhằm đảm bảo độ ổn định của công trình, giảm thiểu tối đa khốilượng công tác đào, chống Khi thi công công trình trong đất đá có độ bền lớn, nếulựa chọn hình dạng mặt cắt ngang hợp lý thì có thể không cần phải lắp đặt kết cấuchống giữ cho công trình Việc lựa chọn hình dạng, tiết diện mặt cắt ngang chocông trình phụ thuộc vào các yếu tố chủ yếu như sản lượng mỏ, áp lực mỏ… Trên

thực tế, việc lựa chọn mặt cắt ngang công trình ga tránh có thể dựa vào những kinhnghiệm sau:

- Khi chỉ chịu áp lực nóc là chủ yếu, nên lựa chọn mặt cắt ngang lò có dạnghình vòm tường thẳng;

- Khi cả áp lực nóc và hông đều lớn, nên lựa chọn mặt cắt ngang có dạng hìnhvòm tường cong;

- Khi chịu áp lực từ mọi phía với cường độ gần như nhau, ta nên lựa chọn mặtcắt ngang đường lò dạng hình tròn hoặc hình móng ngựa có vòm ngược;

- Khi áp lực không đều nhưng đối xứng ở nóc và nền, ta nên lựa chọn hìnhdạng elip có trục dài theo phương có áp lực lớn;

- Nếu các đường lò chống bằng gỗ, bê tông cốt thép đúc sẵn theo dạng thanhthẳng hoặc thanh kim loại thẳng thì hợp lý nhất là chọn mặt cắt ngang dạng hìnhthang, hình chữ nhật hay hình đa giác

Nếu xét về độ ổn định thì mặt cắt ngang hình tròn có độ ổn định lớn nhất.Ngoài ra việc lựa chọn mặt cắt ngang công trình còn phụ thuộc vào tính chất

cơ lý của đất đá xung quanh công trình, thời gian tồn tại của công trình Do yêu cầuphục vụ của công trình, việc bố trí các thiết bị làm việc và điều kiện địa chất khuvực công trình thi công qua ta chọn hình dạng mặt cắt ngang công trình có dạngtường thẳng, vòm bán nguyệt

2.3.2 Xác định kích thước tiết diện ngang của đường lò

Kích thước mặt cắt ngang sử dụng của công trình phụ thuộc vào công dụngcủa công trình, ở đây công trình thiết kế có nhiệm vụ chính là vận chuyển đất đá,khoáng sản than, tránh tàu và đảm bảo điều kiện thông gió… Do đó việc lựa chọnkích thước công trình dựa trên cơ sở kích thước, số lượng các phương tiện, trangthiết bị được sủ dụng trong quá trình khai thác và đảm bảo các khoảng cách an toàntheo quy định an toàn lao động trong mỏ hầm lò Xác định kích thước mặt cắt ngangcủa đường lò như hình sau:

Hình 2.3 Sơ đồ xác định kích thước tiết diện ngang ga tránh tàu

Ta có:

B – Chiều rộng sử dụng của ga tránh

Bg – Chiều rộng lớn nhất của thùng goòng, Bg = 1320 mm

Btv- Chiều dài của tà vẹt, Btv = 1500 mm

Br- Chiều rộng của ray, Br = 900 mm

Bn – Chiều rộng lối người đi lại, Bn = 800 mm

Hn- Chiều cao lối người đi lại, Hn = 1800 mm

hld- Chiều cao lối người đi lại phía trên đường lò, hld = 200 mm

m- Khoảng cách an toàn từ thiết bị vận tải tới tường tại mức cao nhất, theoquy định an toàn m = 300 mm

P1- Khoảng cách giữa 2 goòng, theo quy định ta chọn P1 = 250 mm

Ht – Chiều cao tường, lựa chọn sơ bộ chiều cao tường, Ht = 1300 mm

hgoòng – Chiều cao của goòng, hgoòng = 1300 mm

hdx- Chiều cao của đường xe, h dx h ld 0,5h tv h r

htv – Chiều cao từ nền lò tới mặt trên của tà vẹt, htv = 150 mm

hr – Chiều cao của loại ray R – 24 đã chọn, hr =107 mm

Vận tốc gió bên trong đường lò:

v= A m q k

N 60 µ S sd , m/ s(2.7)

Trong đó:

Am – Sản lượng chuyển qua, Am = 250000 T/năm;

q – Lượng không khí cần thiết cung cấp cho 1 tấn hàng chuyển qua Mỏthuộc hạng I về khí cháy nổ, q = 1,03 m3/phút;

k – Hệ số không cân bằng trong sản xuất, k = 1,25 ÷ 1,45 Chọn k = 1,4;

N – Số ngày làm việc trong một năm, N = 300 ngày;

µ – Hệ số suy giảm diện tích mặt cắt ngang, µ = 1;

S sd – Diện tích sử dụng của đường lò, S sd = 14,78 m2

Hình 2.4 Kích thước mặt cắt ngang công trình

Xác định kích thước rãnh nước

Công tác thoát nước trong quá trình thi công và thời gian sử dụng các đường

lò được thực hiện nhờ hệ thống rãnh thoát nước Rãnh thoát nước có thể đào bằngphương pháp thủ công, bằng búa chèn hoặc bằng phương pháp khoan nổ mìn tùythuộc vào độ bền đất đá dưới đường lò Thông thường khi đất đá rắn cứng người ta

sẽ sử dụng phương pháp khoan nổ mìn để thi công rãnh đồng thời với phương phápkhoan nổ mìn tại gương Trong trường hợp này người ta bố trí 1 đến 2 lỗ mìn để tạorãnh Sau khi xúc bốc đất đá xong người ta sử dụng búa chèn để sửa lại rãnh nướctheo đúng hình dạng và kích thước theo thiết kế

Thông thường rãnh nước được bố trí bên lối người đi lại Khi lưu lượng nướcchảy quá lớn, có thể bố trí rãnh nước chảy ở giữa đường lò Hình dạng và kíchthước rãnh nước được lựa chọn trên cơ sở lượng nước chảy qua, tính chất cơ lí đất

đá và chủng loại khung chống của đường lò Thông thường rãnh nước có dạng hìnhthang hoặc hình lòng máng.

2.4 Đánh giá điều kiện đất đá xung quanh công trình

Thông thường lựa chọn vỏ chống cho công trình dụa vào các kết quả khảosát dánh giá các điều kiện địa chất công trình, địa chất thủy văn, hệ số ổn định của

đá nóc và hông cấu trúc khối đá bao quanh Độ ỏn định của công trình phụ thuộcvào hình dạng tiết diện công trình, điều kiện khối đá, trạng thái ứng suất nguyênsinh trong khối đá, độ bền cở học, độ phân lớp, mưc độ nứt nẻ, độ sung nước củađất đá, độ sâu của công trình, sự ảnh hưởng của lò khai thác, các công trình ngầmxung quanh,… Ngoài ra mối tương quan giữa ứng suất và độ bền khối đá cũng ảnhhưởng đến độ ổn định của công trình Vì vậy việc khảo sát đánh giá chi tiết các yếu

tố ảnh hưởng trên sẽ giúp cho công tác chống giữ, gia cường có hiệu quả hơn

Chỉ tiêu cơ lí của đá bột kết:

Bảng 2.5 Nhóm đất đá biểu hiện sự phá hủy

Bảng 2.6 Các tham số phân loại khối đátheo Bieniawski

Chỉ tiêu RQD (%) Phân loại chất lượng

số địa cơ học của khối đá Bieniawski đã tiến hành phân loại chúng thành 5nhomscos tính chất cơ học khác nhau Bieniawski cũng đã đưa ra thời gian ổn định

và cacsbieenj pháp gia cố hợp lý cho từng nhóm đã phân loại

Công trình cần thiết kế đào qua đất đá có hệ số kiên cố f = 4 ÷ 6, RMR = 55,(đá loại II, là loại đá tốt trung bình) Với giá trị RMR = 55 thì thời gian ổn định

không chống vào khoảng 100h tương ứng với khẩu độ không chống là 5m Vậycông trình đào qua khối đá tương đối ổn định và có thời gian ổn định không cầnchống lớn.

Hình 2.5 Phân loại khối đá theo Bieniawski năm 1978

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ KẾT CẤU CHỐNG GIỮ CHO CÔNG TRÌNH

3.1 Lựa chọn sơ bộ kết cấu chống giữ cho công trình

3.1.1 Lựa chọn kết cấu chống giữ cho công trình

Việc lựa chọn loại vỏ chống cố định cho công trình dựa vào các điều kiện,thông số sau:

- Tính chất cơ lí của đất đá, liên kết giữa câc khối đá xung quanh

- Đắc điểm địa chất công trình, địa chất thủy văn khu vực công trình đi qua

- Thời gian tốn tại của công trình

- Đơn giản, dễ thi công

Ga tránh tàu lò dọc vỉa thông gió mức +38 – IV mỏ than Khe Tam công tyThan Dương Huy được thiết kế để giúp các đoàn tàu trong quá trình vận chuyểnthan và đất đá thải tránh nhau trong quá trình di chuyển, lựa chọn khung chống chocông trình bao gồm bê tông liền khối lưu vì và khung chống thép phù hợp đường lò

Ga tránh tàu mức +38 điqua vùng đất đá khá ổn định và được chống bằngthép SVP – 27, đặc tính được thể hiện ở bảng 3.1

3.1.2 Xác định tiết diện thiết kế của kết công trình

Công trình được chống giữ bằng khung thép SVP – 27 có chiều cao mặt cắtngang là 0,123m được chèn bằng tấm bê tông cốt thép có kích thước được ghi trongbảng 3.2

Bảng 3.2 Kích thước của tấm chèn bê tông cốt thép

STT Thông số kĩ thuật Đơn vị Khối lượng

Bđ: Chiều rộng khai đào của công trình;

Bsd: Chiều rộng sử dụng của công trình, Bsd = 4700 mm;

Bkcc: Chiều cao mặt cắt ngang kết cấu chống, Bkcc = 0,123 m;

Bch: Chiều dày tấm chèn, Bch = 60 mm;

Thay các thông số vào công thức (2.1) ta được:

Bđ = 4700 + 2.(123+ 60) = 5066 mm = 5,066 mChọn Bđ = 5,1m

Bán kính đào là: Rđ = B đ

2 = 2550 mm = 2,55 mChiều cao đường lò đào:

h đ= h t + Rđ = 1300+2550 = 3850 mm = 3,85 mDiện tích mặt cắt ngang khai đào của đường lò :

Hình 3.1 Mặt cắt ngang khai đào của công trình

3.2 Xác định lực tác dụng lên kết cấu chống giữ công trình

3.2.1 Tính toán áp lực tác dụng lên công trình

3.2.1.1 Áp lực nóc tác dụng lên đường lò

Theo Tximbarevich sau khi đào, phía nóc khoảng trống hình thành vòm sụtlún dịch chuyển thẳng về phía khoảng trống Khối đá ở phía ngoài vòm sụt lún ởtrạng thái cân bằng ổn định Trọng lượng đá vòm sụt lún là nguyên nhân gây ra áplực đá phía nóc lên khung, vỏ chống như hình vẽ:

a – Nửa chiều rộng lò đào, a = B/2 = 2,55 m;

h – Chiều cao của đường lò, h = 3,85 m;

ph

tg h

n

q L b  T/m (3.3)Trong đó:

γ – Dung trọng của đất đá phía nóc, γ = 2,64 T/m3;

L: Bước chống, ta lựa chọn sơ bộ bước chống L = 0,8 m;

Thay số vào (3.3), ta có:

0,8.0,48.2,64 1,014

n

3.2.1.2 Áp lực hông tác dụng lên đường lò

Theo GS Tximbarevich thì khi khai đào công trình ngầm qua khu vực đất đá

bở rời, mềm yếu thì áp lực đất đá không chỉ xuất hiện ở phần nóc công trình ngầm

mà nó còn xuất hiện ở cả phần hông của công trình ngầm Khi đó ta có thể tính toán

áp lực đất đá lên hông công trình ngầm theo công thức sau:

* Áp lực hông ở chân vòm:

0 2

L: Bước chống, lựa chọn sơ bộ bước chống L =0,8 m;

hph: Chiều cao vòm phá hủy, hph = 0,48 m;

γ: Dung trọng trung bình của đất đá, γ = 2,64 T/m3;

L: Bước chống, lựa chọn sơ bộ bước chống L =0,8 m;

hph: Chiều cao vòm phá hủy, hph = 0,48 m;

γ: Dung trọng trung bình của đất đá, γ = 2,64T/m3;

φ – Góc nội ma sát của đất đá, φ = 80032’;

H: Chiều cao thẳng đứng của công trình, H = 3,85 m;

Thay hết các hệ số vào công thức (3.5) ta được:

q n = q n k o = 1,014.1,2 = 1,22 T/m

q s = q s k o= 0,033.1,2 = 0,04 T/m

Trong đó:

k o = 1,2 – Hệ số vượt tải