Nghiên cứu đề xuất giải pháp thi công phù hợp cho đường lò dọc vỉa vận tải mức 150 tn đoạn đi qua phay phá tại dự án mỏ tràng bạch, công ty than uông bí vinacomin

Ngô Doãn Hào... Các máy ào lò này cho phép ào c các ng lò có ti t di n khác nhau.

Ngành: K thu t xây d ng công trình ng m

I CAM OAN

Tôi xin cam oan ây là công trình nghiên c u c a riêng tôi

Các s li u, k t qu nêu trong lu n án là trung th c và ch a t ng c ai công b trong b t k công trình nào khác

Hà N i, ngày tháng n m 2015

Tác gi

inh Vi t Bách

Trang Trang ph bìa

i cam oan

c l c

Danh m c các b ng

Danh m c các hình

U 1

Ch ng 1: T NG QUAN V CÔNG TÁC ÀO LÒ TRÊN TH GI I VÀ VI T NAM 4

1.1 T ng quan v công tác ào lò trên th gi i 4

1.2 Công tác ào lò Vi t Nam 9

1.2.1 Gi i thi u chung 9

1.2.2 M t s công trình thi công ào lò trong u ki n a ch t c bi t Vi t Nam 11

Ch ng 2: C S L A CH N CÁC GI I PHÁP ÀO CH NG LÒ 17

2.1 Các gi i pháp b o v ng lò 17

2.1.1 Khái ni m v áp l c m 17

2.2 Các gi i pháp b o v ng lò 18

2.2.1 L i d ng u ki n a ch t m thu n l i 18

2.2.2 Làm gi m tr ng thái ng su t c a kh i á 19

2.2.3 S d ng v ch ng, khung ch ng b o v ng lò 19

2.2.4 Ch n quá trình công ngh h p lý và duy trì hay khôi ph c n t nhiên c a t á 19

2.3 C s l a ch n m t c t ngang ng l 20

2.4 Các d ng k t c u ch ng và ph m vi áp d ng 22

2.5 Các y u t nh h ng t i công tác ào lò 24

2.5.2 nh h ng b i thông s c h c á 24

2.5.3 nh h ng do vùng t á b phá hu xung quanh ng lò 27

2.5.4 nh h ng do phay phá và n c ng m 27

2.5.5 nh h ng do y u t thi t b 28

2.5.6 nh h ng do y u t công ngh 31

Ch ng 3: TH C TR NG THI CÔNG THI CÔNG NG LÒ D C A V N T I M C -150.TN N I QUA PHAY PHÁ T I D ÁN TRÀNG B CH, CÔNG TY THAN UÔNG BÍ-VINACOMIN 35

3.1 u ki n a hình khu v c thi công 35

3.1.1 V trí a lý, to khu m 35

3.1.2 c m a hình - sông su i - khí h u 36

3.1.3 Tình hình dân c , kinh t và chính tr khu v c 36

3.2 u ki n a ch t 37

3.2.1 a t ng 37

3.2.2 Ki n t o 37

3.2.3 a ch t thu v n 38

3.2.4 c m a ch t công trình 42

3.3 Các thông s hình h c c a ng lò 43

3.3.1 Hình d ng thi t k (b n v H27-3XM-297-01;02 trong thi t k n v thi công) 43

3.3.2 Hi n tr ng ng lò 46

3.4 T c ào lò 49

Ch ng 4: PHÂN TÍCH, XU T GI I PHÁP THI CÔNG PHÙ H P 52

4.1 Phân tích, ánh giá công tác ào lò d c v a v n t i m c -150.TN n i qua phay phá t i d án M Tràng B ch, công ty than Uông Bí- Vinacomin 52

phay F.T Lò D c v a v n t i -150.TN 52

4.1.2 Các gi i pháp x lý qua phay F.T Lò D c v a v n t i -150.TN 53

4.2 Phân tích l a ch n ph ng án 56

4.2.1 L a ch n ph ng án kh thi 56

4.2.2 L a ch n ph ng án t i u 66

T LU N VÀ KI N NGH 68 TÀI LI U THAM KH O

TT Tên b ng Trang

ng 2.1 Tình hình s d ng k t c u ch ng t i các ng lò 23

ng 3.1: B ng t a a lý khu m Tràng B ch 35

ng 3.2: K t qu tính toán l ng n c ch y vào h m lò m c-150 41

ng 3.3 T ng h p các ch tiêu c lý á 43

ng 4.1: B ng tra t l gi a xi m ng và n c 62

TT Tên hình Trang

Hình 1.1 Ph ng ti n v n t i thô s 5

Hình 1.2 H m khai thác m Excelsior ch ng gi b ng g (Anh) [1] 5

Hình 1.3 Thi công ng h m Simplon 1898 - 1905 6

Hình 1.4 Các ng óng b ng nhân t o bên trên ng h m MBTA - Boston, MA - 2002 (hình a) và m t c t ngang các ng óng b ng i ng h m mêtro Stuttgart, c - 1974 (hình b) 8

Hình 1.5 Áp d ng máy Compai trong ào lò t i Công ty c ph n than Hà m-Vinacomin 10

Hình 1.6 Ch ng lò b ng vì neo k t h p bê tông phun t i Xí nghi p Than Cao Th ng - Công ty Than Hòn Gai 11

Hình 1.7 S b trí l khoan xác nh c u t o phay 13

Hình 1.8 S b trí l khoan tháo n c t i lò xuyên v a -35 14

Hình 1.9 Hi n tr ng n lò xuyên v a +235 16

Hình 1.10 Gi i pháp x lý n lò xuyên v a +235 16

Hình 2.1 S hình thành áp l c t á theo th i gian 17

Hình 2.2 Các lo i hình d ng ti t di n ngang c a ng lò trong m 21

Hình 2.3 S ph thu c giá thành mét khoan, chi phí th i gian khoan và khó kh n phá v t á vào h s kiên c [10] 25

Hình 2.4 S tính toán công phá hu Wz (kJ/m3) t ng cong ng su t bi n d ng c a các m u á 26

Hình 2.5 M i quan h gi a t c khoan và công phá hu n v c a á 26

Hình 3.1: M t b ng ng lò theo thi t k 44

Hình 3.2: M t c t d c ng lò theo thi t k 44

Hình 3.3: M t c t ngang ng lò theo thi t k 45

Hình 3.4 M t c t ngang ng lò theo thi t k ( n ào qua phay F.T) 45

Hình 3.6: M t c t C-C th hi n hình d ng n lò ã ào xong 48

Hình 3.7: M t c t D-D th hi n n lò ch u nh h ng c a phay F.T 48

Hình 3.8: M t c t E-E th hi n g ng lò hi n t i 49

Hình 4.1 M t b ng thi công b c 1 57

Hình 4.2 M t c t d c thi công b c 1 58

Hình 4.3 M t c t F-F 58

Hình 4.4 M t b ng thi công b c 2 59

Hình 4.5 M t c t d c thi công b c 2 59

Hình 4.6 M t c t G-G 60

Hình 4.7 S công ngh b m ép v a xi m ng 60

Hình 4.8 S ô khoan các l khoan th m dò a ch t l y m u và tháo khô n c 63

Hình 4.9 M t c t d c b trí l khoan ép v a 63

Hình 4.10 M t c t I-I 64

Hình 4.11 M t c t II-II 64

Hình 4.12 M t c t d c phun ép v a các l khoan 65

Hình 4.13 M t c t III-III 65

Hình 4.14 M t c t IV-IV 66

U

1 Tính c p thi t c a tài

Nhu c u n ng l ng không th thi u i v i b t k qu c gia nào trên th

gi i Ngày nay v i s phát tri n c a khoa h c k thu t, con ng i ã tìm ra

t nhi u ngu n n ng l ng nh n ng l ng nguyên t , n ng l ng m t tr i,

ng l ng gió… Tuy nhiên than v n là ngu n cung c p n ng l ng c s

ng nhi u qu c gia trên th gi i c bi t v i u ki n Vi t Nam hi n

nay, than là ngu n tài nguyên thiên nhiên phong phú ó là ngu n n ng l ng

quan tr ng ph c v s n xu t và i s ng hi n nay và trong t ng lai g n than

n là ngu n n ng l ng không th thi u c

Trong nh ng n m qua, T p oàn Công nghi p than khoáng s n Vi t

Nam ã chú tr ng u t khai thác than h m lò, khôi ph c các m c , xây

ng các m xu ng sâu nh m áp ng yêu c u s d ng Vi c khai ào các h

th ng ng lò chu n b xu ng sâu ho c g p u ki n a ch t y u hay phay

phá th ng g p r t nhi u khó kh n làm gi m t c ào lò và th m trí gây

t an toàn cho máy móc thi t b và con ng i Vi c l a ch n c gi i pháp

thi công phù h p là y u t quan tr ng nh m gi m c các r i ro trong thi

công và t ng c t c ào lò Chính vì v y, vi c “ nghiên c u xu t gi i

pháp thi công phù h p cho ng lò d c v a v n t i m c -150.TN n i qua

phay phá t i d án M Tràng B ch, công ty than Uông Bí- Vinacomin” là v n

3.2 Ph m vi nghiên c u:

ng lò d c v a v n t i m c -150.TN n i qua phay phá t i d án Tràng B ch, công ty than Uông Bí- Vinacomin

4 N i dung nghiên c u

- Nghiên c u t ng quan công tác thi công các ng lò Vi t Nam và trên th gi i

- Nh ng y u t nh h ng n thi công các ng lò

- Nghiên c u xu t gi i pháp k thu t thi công ng lò d c v a v n t i

c -150.TN n i qua phay phá t i d án M Tràng B ch, công ty than Uông Bí- Vinacomin

5 Ph ng pháp nghiên c u

Nghiên c u lý thuy t k t h p v i th ng kê, phân tích th c t s n xu t và

xu t gi i pháp k thu t thi công phù h p

6 Ý ngh a khoa h c và th c ti n c a tài

- Ý ngh a khoa h c: xu t gi i pháp k thu t thi công phù h p cho

ng lò d c v a v n t i m c -150.TN n i qua phay phá t i d án M Tràng B ch, công ty than Uông Bí- Vinacomin

- Ý ngh a th c t : Có thêm nh ng l a ch n phù h p khi thi công ng

m Lò II-TKV, Công ty c ph n t v n u t m và Công nghi

p-Vinacomin và c bi t là s giúp nhi t tình c a th y giáo h ng d n khoa

c TS Ngô Doãn Hào

Tác gi xin bày t lòng bi t n sâu s c t i TS Ngô Doãn Hào ã dành

t nhi u s quan tâm giúp trong su t quá trình làm lu n v n t t nghi p này

Tác gi xin chân thành c m n các th y, cô trong b môn Xây d ng Công trình và M , các b n ng nghi p, Vi n Khoa H c Công Ngh M - TKV, Công ty xây d ng m H m Lò II-TKV, Công ty than Uông Bí-TKV, Công ty c ph n t v n u t m và Công nghi p-Vinacomin ã giúp tác

gi trong quá trình hoàn thành lu n v n t t nghi p

Xin trân tr ng c m n!

CH NG 1

NG QUAN V CÔNG TÁC ÀO LÒ TRÊN TH GI I VÀ VI T NAM 1.1 T ng quan v công tác ào lò trên th gi i

Cùng v i s phát tri n c a công ngh thi công công trình ng m, công tác thi công ào lò trên th gi i ã có nhi u thành t u áng k T vi c áp d ng công ngh ào truy n th ng là khoan - n mìn, xúc b c th công n vi c áp

ng các thi t b ào, xúc b c c gi i tiên ti n v i n ng su t cao ã y nhanh

c ào, nâng cao tính an toàn trong thi công và gi m b t c lao ng

th công ng th i em l i hi u qu kinh t rõ r t C th trong nh ng th p k

50 và 70 c a th k 20 vi c ào ch ng các ng lò b ng, lò nghiêng ph c v công tác khai thác khóang s n (than) ch y u c th c thi b ng ph ng pháp khoan n mìn Các ng lò chu n b th m chí còn c ào b ng búa chèn Công tác xúc b c ch y u là th công là ch y u Sau này vi c xúc b c d n

n c c gi i hoá nh máy cào và các máy xúc g u l t nh ch y trên

ng ray, á, than vào goòng Ph ng ti n v n t i ch y u b ng th công,

n t i b ng các ph ng ti n thô s (hình 1.1) Vi c ch ng lò c ti n hành tho t u ch y u b ng các khung g v i các d ng k t c u khác nhau nh trên hình 1.2 và 1.3 Các ng lò chu n b c ch ng b ng khung g hình thang

có ho c không có k t c u chèn

a ph n các ng lò có ti t di n nh , ch áp ng kh i l ng v n chuy n không l n và l u l ng gió t ng i nh vì th trong th p k 50 s n

ng khai thác than c a m t s n c m t s khu v c khai thác th ng ch

t kho ng 200 t n/ ngày và các lò ch có chi u dài trung bình ch kho ng 140m

Hình 1.1 Ph ng ti n v n t i thô s

Hình 1.2 H m khai thác m Excelsior ch ng gi b ng g (Anh) [2]

Hình 1.3 Thi công ng h m Simplon 1898 - 1905

Do áp l c m t ng theo sâu khai thác, s n l ng khai thác t ng c ng

nh l u l ng gió c n thi t l n, cho nên các ng lò có di n tích l n h n

t khác nh m m b o s phát tri n liên t c c a m và gi m chi phí, nên

n thi t ph i thi công các ng lò v i t c nhanh h n Trong nh ng n m

60 ã s d ng các máy khoan h m (Tunnel Boring Machine-TBM) trong thi công các ng lò, song vì v i các máy này ch ào c các ng lò ti t

di n tròn và không kinh t , nên các máy này d n ít c s d ng h n

Cùng v i s phát tri n các máy khoan h m là s phát tri n các máy ào

lò, hay máy c t t ng ph n (Roadheader-RH) Ý t ng c b n phát tri n các máy ào lò hình thành t i các n c ông Âu, nh Liên Xô và Hung, b ng cách l p các d ng c phá á ( u ào) lên các thân xe t ng bánh xích Các máy ào lò này cho phép ào c các ng lò có ti t di n khác nhau Trong

nh ng u ki n thu n l i các máy ào lò này ã cho t c ào kho ng 20m

i ngày và ào các ng lò có ti t di n trong kho ng 8 n 12 m2 ng

nhiên k t qu này t c ch y u trong các ng lò ào trong than và không òi h i nhi u v công tác ch ng gi Sau khi xu t hi n k thu t này, kho ng u th p k 70 ã cho th y có s phát tri n mãnh li t, c bi t là các than t i Anh và c và t c nh cao vào th p k 80 t i c [1]

Tuy nhiên, vì các máy khoan h m (c ng còn g i là máy ào toàn g ng)

ng nh các máy ào lò (còn g i là máy ào t ng ph n g ng) ch a cho phép thi công các ng lò trong á r n c ng v i n ng su t và hi u qu kinh cao, nên ph ng pháp ào b ng khoan n mìn v n luôn c chú ý c i ti n

và hoàn ch nh, c b sung b i các sàn công tác, các lo i máy xúc và xe khoan Trong l nh v c khai thác than, các máy xúc b c c phát tri n m nh

ch y u c, các xe khoan ch y u Pháp

Sau giai n c gi i hóa và vì kh i l ng các ng lò c n ào có gi m

i do s l ng các m gi m xu ng, nên công tác phát tri n t p trung chính vào vi c nâng cao ch t l ng các ng lò, c th liên quan v i m c n

nh, tính a ch c n ng trong s d ng và c bi t là do công tác khai thác ngày càng xu ng sâu Ngoài ra xu th chung là phát tri n các gi i pháp ào

c các ng lò có biên g n v i biên thi t k Các k t c u ch ng nh neo

và bê tông phun c ng ngày càng c s d ng ph bi n h n Công tác ch ng

gi th ng v n chi m kho ng th i gian l n trong chu k ào, nên ã hình thành nhu c u phát tri n thi t b có th thi công song song công tác ào và

ch ng u ó c ng l i làm n y sinh các yêu c u m i i v i các máy ào lò

i Châu Âu, nhi u gi i pháp phát tri n k thu t ào lò, ào h m ã c h

tr trong khuôn kh nghiên c u c a ngành than, trong các u ki n c bi t

ng i ta ã s d ng các gi i pháp ào c bi t có s d ng nhi t Trên hình 1.4 cho th y các thi t b c s d ng th c hi n óng b ng nhân t o nh m n

nh kh i t á tr c khi ào

Hình 1.4 Các ng óng b ng nhân t o bên trên ng h m MBTA - Boston, MA - 2002 (hình a) và m t c t ngang các ng óng b ng t i

ng h m mêtro Stuttgart, c - 1974 (hình b)

a)

b)

1.2 Công tác ào lò Vi t Nam

1.2.1 Gi i thi u chung

Trong nh ng n m qua, Vi t Nam trong công tác khai thác khoáng sàng nói chung và khai thác than nói riêng ã không ng ng m r ng di n khai thác, khai thác xu ng sâu và khôi ph c các lò c nh m áp ng nhu c u tiêu th than trong n c và xu t kh u Hi n nay c ng nh trong t ng lai các vùng khai thác than và kim lo i n c ta s ph i ti n hành xây d ng ho c m

ng nhi u m h m lò Nói chung t i các m ( ang xây d ng c b n ho c ang khai thác) u ph i thi công m t kh i l ng khá l n các ng lò b ng,

lò nghiêng Do u ki n khai thác xu ng sâu và các u ki n khai thác ph c

p khác nên kh i l ng các ng lò c b n và các ng lò chu n b ngày càng t ng t i các m than h m lò Vi c khai ào các h th ng ng lò chu n

i qua khu v c có u ki n a ch t y u, phay phá, n c ng m l n ho c các khu v c th i th ng g p r t nhi u khó kh n làm gi m t c ào lò và

th m trí gây m t an toàn cho máy móc thi t b và con ng i

Th i gian g n ây, nhi u n v thành viên Vinacomin trong quá trình

ào lò ã g p r i ro, thi công hàng nghìn mét lò nh ng không g p v a, do tài

li u a ch t sai v i th c t Ð n c , d án u t m r ng, nâng công su t

a Xí nghi p than Hoành B , thi công hai ng lò trong d án, theo tính toán thi t k lò i trong than, nh ng ào mãi ch th y á; d án u t khai thác m Khe Chàm 3, khi các m i ang thi công thì g p phay (hi n t ng t gãy c a v a), ph i d ng l i m t tháng khoan th m dò tìm v a; d án khai thác xu ng sâu d i m c âm 50 m m Ngã Hai (Công ty Than Quang Hanh) không th c hi n c do v a m ng, m t v a, ph i khoan th m dò, u ch nh phù h p th c t

Công tác ào lò Vi t Nam áp d ng công ngh ào lò b ng ph ng pháp khoan n mìn, xúc b c v n t i th công ho c bán c gi i, ti n ào lò

cho ti t di n t 8 n 16m2 trung bình 6 mét/ngày Tuy nhiên trong nh ng

m g n ây, trong t p oàn than khoáng s n Vi t Nam ã và ang d n a vào áp d ng nh ng ti n b khoa h c k thu t vào th c ti n trong công tác ào

lò C gi i hóa không nh ng nâng cao n ng su t, y nhanh ti n (ti n

ào lò cho ti t di n t 8 n 16m2 trung bình 12-:-18 mét/ngày) mà còn gi m

ng lao ng cho công nhân, b o m an toàn và em l i nhi u l i ích khác (Hình 1.5)

Trong công tác ch ng gi các ng lò t th i th c dân pháp ã áp d ng

ch ng gi các ng lò b ng g , sau ó ngày càng c i ti n các k t c u ch ng

có kh n ng ch u c t i tr ng l n nh k t c u ch ng thép, bê tông c thép… cho n nay áp d ng các công ngh tiên ti n trong khoa h c nh các

t c u ch ng b ng vì neo, vì neo bê tông phun (Hình 1.6)

Hình 1.5 Áp d ng máy Compai trong ào lò t i Công ty c ph n than Hà

m-Vinacomin

Hình 1.6 Ch ng lò b ng vì neo k t h p bê tông phun t i Xí nghi p Than

Cao Th ng - Công ty Than Hòn Gai

Vi t Nam

vùng Qu ng Ninh, công tác ào ch ng lò th ng g p các phay phá,

t gãy, a ch t y u có ch a n c u này có th d th y vì các i phay phá, t gãy th ng xuyên qua các l p t á ch a n c c a c t a t ng Nguyên nhân chính là n c m t, n c các t ng ch a n c ch y qua các k

t, m t tr t i t gãy ã làm cho các thành ph n th ch h c (thành ph n

t á, bùn, cát) vùng phay phá ch a n c hay ng m trong n c Tr ng

p ch a ít n c ho c không có n c r t hãn h u thì nguyên nhân chính là s phong hóa t á lâu ngày và do s nh h ng c a m t tr t i t gãy làm cho công trình ng m m t n nh

gia c ng phay phá, t gãy, a ch t y u ng i ta nh t thi t ph i

a ra nhi u các y u t nh h ng n công trình ng m T ó ch n ra gi i pháp t i u ng n ng a ngu n n c hay h n ch ngu n n c ch y vào và các vùng m t n nh trong khu v c c n gia c ng M t khác, y u t kinh t c ng óng m t vai trò quan tr ng vì n u chi phí l n quá ng i ta có th không a

ra gi i pháp x lý phay phá mà tìm gi i pháp ào các ng lò khác có chi phí

h n, an toàn h n Sau ây trình bày m t s gi i pháp gia c ng t á trong phay phá, t gãy, a ch t y u t i các m than vùng Qu ng Ninh:

t gãy FA m than M o Khê ch y theo ph ng Tây- ông c m B c v i góc d c 780 820 t gãy này c t qua h u h t các ng lò xuyên v a khu các m c +30, -25 và -80 i phá h y c a t gãy r ng kho ng 25 m

t á phân b trong t gãy ch y u là s n, cát, sét bùn, than L ng bùn sét chi m t i 60 65 % r t dính có th nhào n n c L ng n c ây khá l n,

u l ng c tính kho ng 20 30 m3/h và ch y ra liên t c nóc và hông lò Khu v c này lò b s p l m nh nh t là l nóc và l hông Ngoài ra còn có hi n

ng lún m nh, các vì ch ng s t b u n cong ho c nén lún g n h t nh h ng công tác ào lò qua khu v c này r t khó kh n

Gi i pháp x lý: phay FA m c -80 m than M o Khê là phay cát ch y nên không áp d ng c bi n pháp gia c thông th ng nh chèn nhói, gia

ng d m ray mà ph i s d ng ph ng pháp b m ép v a xi m ng gia c ng vùng t á bao quanh r i m i ti n hành ào ch ng bình th ng ( ào b ng khoan n mìn, ch ng lò b ng vì ch ng s t CBII) Công tác b m ép v a c

ti n hành khoan các l khoan gia c ng có ng kính kho ng 105 mm tính

m t a hình xu ng phía nóc lò m c -80, sau ó ti n hành b m ép v a xi

ng t trên xu ng S b trí l khoan xác nh c u t o phay c th

hi n hình 1.7

vò nhàu; c bi t xu t hi n n c ch y ra r t l n v i l u l ng kho ng

100 110 m3/h, ph ng v c a phay FC theo h ng d c là 2300

Gi i pháp x lý: t i g ng lò xuyên v a m c -35 ti n hành khoan tháo

c có áp b ng 03 l khoan cách g ng 13,5 m v phía nóc lò M i l khoan dài 30 m có ng kính 76 mm c l ng ng ch ng ng kính 70 mm,

ng khoan t o v i tr c lò xuyên v a m c -35 là 280 Sau khi khoan tháo khô xong ti n hành ào b ng ph ng pháp khoan n mìn và ch ng b ng vì

t SVP-27 b c ch ng 0,5m/vì S b trí l khoan tháo n c t i lò xuyên

Hình 1.8 S b trí l khoan tháo n c t i lò xuyên v a -35

c Gi i pháp chèn nhói s t k t h p ch ng vì s t CBII-27 b c ch ng

i m c +235 khu II - Xí nghi p than Hoành B

Hi n t i ng lò xuyên v a v n t i +235 khu II t i Xí nghi p than Hoành B ã c khai thông xong nh ng n lò t K55 -:- K70 b bóp

p ti t di n t 8,3 m2 xu ng 4,25m2, ch ng i 2 l p vì ch ng v i kho ng cách b c ch ng là 0,5m/vì Nguyên nhân m t n nh là do u ki n a

ch t t i khu v c r t ph c t p, n c ng m ch y vào m khu v c này r t nhi u k c v mùa m a và mùa khô, làm cho t á xung quanh ng lò

tr ng thái bão hòa n c gây ra hi n t ng t á b b d i, m m y u M t khác, ng lò xuyên v a v n t i +235 g n m t a hình kho ng t 10-:-25 m nên mùa m a n c m t ng m qua và ch y xu ng r t nhi u c bi t t i v trí K55 -:- K70 nên áp l c tác d ng lên khung ch ng r t l n làm bóp b p, thu

p kich th c ng lò, không m b o kh n ng thông qua v v n t i, thông gió, gây nguy hi m cho ng i và thi t b qua l i, không nh ng th nó còn có nguy c t t toàn b t á nóc vào trong lò gây ách t c s n xu t

Gi i pháp x lý: óng chèn nhói s t ng kính 20, s d ng k t c u

ch ng s t CBII-27 m i thay cho vì ch ng CBII-17 c , kho ng cách b c

ch ng 0,35m/vì k t h p gông gi ng vì ch ng ng kính 24 Hi n tr ng và

gi i pháp x lý n lò xuyên v a +235 m t n nh c th hi n hình 1.9, 1.10

các k t qu nghiên c u, phân tích, th ng kê các u ki n a ch t trên th gi i và vùng Qu ng Ninh cho th y: càng khai thác xu ng sâu thì ch a

ng nh ng y u t gây m t n nh ng lò càng l n do nh h ng u

ki n áp l c m , u ki n th y v n, a ch t công trình, phay phá, t gãy, qua vùng bãi th i, a ch t y u, n c ng m, n c m t

hiện trạng tiết diện bị biến dạng qua vùng mất ổn định

Tiết diện đào thiết kế

Cui l?n

Thanh nhói thép 22, L=2000 Dầm công xôn Thanh nhói thép 22, L=2000

1050 R1650

c bi t khi ào ch ng cỏc ng lũ g p u ki n a ch t c bi t trờn Tuy nhiờn do u ki n k thu t và kinh t nờn trong nh ng n m qua cỏc

gi i phỏp gia c , gia c ng kh i t ỏ xung quanh cụng trỡnh ng m b ng

ph ng phỏp c bi t cũn ch a c quan tõm Vỡ v y, vi c nghiờn c u và

a cỏc gi i phỏp k thu t, cụng ngh thi cụng trong u ki n phay phỏ, t góy, a ch t y u vào hoàn c nh n c ta là cú c s và r t c n thi t

a t á xung quanh các ng lò tác d ng lên v ch ng g i là ''áp l c m ''

Áp l c m ph thu c vào các y u t nh : hình d ng, kích th c ti t di n ngang c a ng lò, sâu b trí ng lò, th i gian t n t i, u ki n c lý

a t á v.v…

Nhi u nhà nghiên c u v cho r ng áp l c t á xung quanh các ng

lò hình thành và phát tri n theo th i gian Gi s khi ào vào t á b r i

m y u và t á d o, s phát tri n c a áp l c c th hi n trên thhình 2.1

2.2 Các gi i pháp b o v ng lò

o v ng lò trong m là t p h p các bi n pháp c ti n hành nh m nâng cao n nh các m t l c a t á và v ch ng c a ng lò, nh v y

mà t ng an toàn trong thi công và nâng cao tu i th c a ng lò v i tin c y cao Các bi n pháp b o v ng lò bao g m các bi n pháp c b n

nh : i d ng u ki n a ch t m thu n l i; làm gi m tr ng thái ng su t

a kh i á; s d ng v ch ng, khung ch ng b o v ng lò và ch n quá trình công ngh h p lý và duy trì hay khôi ph c b n t nhiên c a t á

- ôi khi ng i ta còn gi m t i b ng các h khoan

ng vì ch ng linh ho t t m th i Sau khi có s chuy n d ch m nh m c a á

xung quanh ng lò ng i ta m i m r ng n kích th c thi t k và ch ng

ng vì ch ng c ng

- ào lò qua t á ch a sét, d i tác d ng c a không khí t á s m t

n tính b n v ng th ng dùng bêtông li n kh i, ho c bêtông phun

* Nh ng n m g n ây 1 s n c dã dùng bi n pháp t ng b n cho t á

và chia thành các nhóm:

- C h c: dùng ph ng pháp neo t á b ng neo kim lo i, neo bê tông

t thép, g ho c neo b ng ch t d o t ng h p

- Hoá ch t: dùng ph ng pháp sili cát ho c b m dung d ch thu tinh

ng (sili cát nátri) và dung d ch cloruanátri vào t á Ph n ng hoá h c

gi a 2 ch t này t o thành ch t keo liên k t các h t cát thành kh i c, ch c

n (dùng khi t á có cát và hoàng th )

- Nhi t h c: n u ch y, nung thiêu b ng n và óng b ng nhân t o

2.3 C s l a ch n m t c t ngang ng lò

i v i các công trình m m t c t ngang th ng c s d ng là hình thang, hình tr nh t, hình vòm bán nguy t t ng th ng, vòm ba tâm (vòm

th p) t ng th ng, vòm elíp (vòm cao), nóc hình vòm t ng xiên, tang tr ng, hình tròn, Hình d ng m t c t ngang công trình m th ng c l a ch n thu thu c vào áp l c và c di m áp l c c a t á xung quanh công trình

nh trên hình 2.1 Ngoài ra hình d ng m t c t ngang c a ng lò còn ph thu c vào lo i hình k t c u ch ng s d ng và nhi m c a công trình

- Khi ch có áp l c nóc lò là ch y u, h p lý nh t ta ch n ti t di n ngang lò có d ng nóc hình vòm, t ng(c t) th ng ng nh trên hình 2.2a;

- Khi có c áp l c nóc và hông lò, nên ch n ti t di n ngang ng lò có

ng hình móng ng a nh trên hình 2.2b;

- Khi áp l c tác d ng m i phía và c ng g n nh nhau, nên ch n ti t

di n ngang ng lò có d ng hình móng ng a v i áy ng c và hình tròn nh trên hình 2.2c và 2.2d;

- Tr ng h p áp l c tác d ng m i phía không ng u, nh ng i x ng, nóc và n n có áp l c l n h n hai bên hông lò, nên ch n ti t di n ngang

ng lò có d ng hình elíp v i tr c dài theo h ng có áp l c l n h n nh trên hình 2.2e;

- N u các ng lò c ch ng b ng g , bêtông c t thép úc s n theo

ng các thanh th ng ho c các thanh lim lo i th ng, thì h p lý nh t là ch n

ti t di n lò có d ng hình thang, hình ch nh t, hình a giác nh trên hình 2.2g, 2.2h, 2.2f

2.4 Các d ng k t c u ch ng và ph m vi áp d ng

Hi n nay, các ng lò trong m th ng dùng các lo i k t c u ch ng

ng các v t li u nh g , thép nh hình, bê tông c t thép úc s n, bê tông

li n kh i, g ch xây (m M o Khê), và các lo i v ch ng gi m nh (bê tông phun, neo ho c neo k t h p bê tông phun), m i lo i k t c u ch ng u có

nh ng công ngh thi công khác nhau

i v i các khung ch ng g và thép nh hình ây là nh ng lo i k t c u

ch ng c s d ng ch y u hay còn g i là k t c u ch ng truy n th ng, lo i

t c u này ph n l n là th c hi n b ng th công t i 90% và mang tính c gi i hoá th p trong quá trình thi công Các lo i khung ch ng này có nhi u u m song c ng có nh ng t n t i c n ph i kh c ph c Thép là lo i v t li u giá thành cao G ch ng lò ngày càng c n ki t Vi c khai thác g vô t ch c ã em l i tác h i cho v n b o v môi tr ng khu v c

t c u v ch ng bê tông li n kh i c thi công bán c gi i nh ng

ph n l n là th công nhi u h n, lo i k t c u này hi n nay có kh n ng c gi i

n 40%, m c dù có kh n ng mang t i cao song do nh c m v giá thành

và th i gian thi công dài nên ch y u ch s d ng t i nh ng v trí có áp l c t

á l n nh c a lò, ngã ba, ngã t

t c u ch ng gi m nh nh neo, bê tông phun ho c neo k t h p bê tông phun Lo i k t c u này mang tính c gi i hoá h n 90%, n ng su t lao ng trong quá trình thi công lo i k t c u ch ng này r t cao, giá thành r

Tình hình s d ng các lo i hình k t c u ch ng các m h m lò Vi t Nam trong nh ng n m t 1980 1990 và t 1990 1995 qua th hi n trong

ng 2.1 [8] Qua b ng 2.1 ta th y, khung ch ng thép v n là lo i hình k t c u

ch ng c s d ng r ng rãi Tuy nhiên, khi s d ng vì thép, kho ng cách

gi a các khung ch ng còn thi u linh ho t, ch a phù h p v i áp l c m d n

n lãng phí nguyên v t li u, t ng th i gian chi phí cho công tác ch ng u

này có th th y qua r t nhi u ng lò trong ó khung thép và t m m (t m chèn) không chèn áp sát v i b m t kh i á trên biên, song kh i á v n n nh; u ó ch ng t n lò ó có th t ng b c ch ng ho c ch c n áp

ng các lo i v ch ng mang tính b o v ch ng phong hoá ng lò nh bê tông phun v i chi u d y nh mà v n m b o n nh c a ng lò

ng 2.1 Tình hình s d ng k t c u ch ng t i các ng lò

TT Lo i k t c u ch ng 1980 – 1990

(%)

1990 – 1995 (%)

4 V bê tông li n kh i và g ch xây 4 - 7 7 - 10

Vì v y, v i t ng u ki n a ch t c th mà l a ch n k t c u ch ng gi cho phù h p Hi n nay t i các ng lò m than h m lò vùng Qu ng Ninh

t c u ch ng ch y u g m 3 lo i k t c u chính nh : K t c u ch ng b ng bê tông c t thép l u vì, k t c u khung thép SVP k t h p t m chèn bê tông c t thép úc s n và k t c u ch ng b ng vì neo BTCT k t h p BTP M i lo i k t

u này u có nh ng công n ch ng khác nhau i v i bê tông c t thép

u vì và k t c u vì neo BTCT k t h p BTP th ng c chi làm 2 công n

ch ng là ch ng t m th i và ch ng c nh và th ng c t ch c theo scông ngh n i ti p t ng ph n ho c n i ti p toàn ph n Lo i k t c u ch ng

ng vì thép SVP k t h p t m chèn BTCT úc s n c s d ng theo s

i ti p, công tác ào n âu c ch ng n ó, công tác ch ng t m ng

th i c ng là công tác ch ng c nh

2.5 Các y u t nh h ng t i công tác ào lò

a t ng t á có nhi u c m khác nhau và bi n i d c theo công trình ng lò, vì v y công tác xây d ng không ph i lúc nào c ng ti n hành

t cách d dàng, thu n l i Trong thi công, các ng lò ào qua các t ng

t á khác nhau nh : t ng t á b phong hoá b r i, khi g p t á quá

ng, qua phay phá, hang h c, các vùng ch a nhi u n c, n c có áp, cát

ch y, n khí, n á, … thì vi c xây d ng các công trình ng m nói chung g p

t nhi u khó kh n Nh ng tr ng h p ó ph i s d ng các gi i pháp c bi t xây d ng, nh m t các yêu c u an toàn lao ng, xây d ng c công trình và chi phí là phù h p nh t

Theo s li u th ng kê thì chi phí và th i gian khoan m t n v chi u dài khoan v i ng kính cho tr c s bi n i và t ng m nh khi ào trong vùng t á có kiên c f 10 (M.M Protodiaconov) (t ng t i 2,58 l n v giá thành và 2,7 l n v chi phí th i gian), n ng l ng dùng phá v t á

ng t ng v t

Theo Vi n s V.V Rjevxki m c khó kh n dùng phá v t á

c tính nh sau:

K = 5.10-3 n+ k+ Ai +5.10-5 ; (2.1) Trong ó: n - gi i h n b n nén c a kh i á, kG/cm2;

Am - t c âm truy n trong m u

2.1 ta th y khi ng su t nén ( n), ng su t kéo ( k) và tr t ( ) c a

kh i á t ng thì m c khó kh n phá v t á t ng r t nhanh

Ngoài ra ch s K c ánh giá thông qua h s kiên c f c a kh i á thì m c khó kh n c ánh giá b ng giá thành khoan, chi phí th i gian khoan và m c khó kh n khi phá v t á thông qua ch s K c th

Công phá h y n v là n ng l ng c n thi t phá v 1m3 á tr ng thái nguyên kh i b ng công do n ng l ng c a thu c n sinh ra ho c công do máy thi t b phá á Công th c hi n phá h y n v c bi u di n qua

bi u (hình 2.4) gi a ng su t nén n tr c và bi n d ng c a kh i á c tính t i th i m phá h y theo công th c sau:

Hình 2.4 S tính toán công phá hu W z (kJ/m 3 ) t ng cong ng

su t bi n d ng c a các m u á

Công phá h y n v c a á nh h ng n t c khoan, k t qu nghiên

u v m i quan h gi a t c khoan và công phá h y n v theo bi u hình 2.5

Hình 2.5 M i quan h gi a t c khoan và công phá hu n v c a á

Nh v y, trên bi u hình 2.3 ta th y công phá h y n v càng l n thì

c khoan càng gi m (t ng t ng 2 trên hình 2.3)

Tóm l i, thông s c h c á có nh h ng l n n công tác khoan, n mìn tuy nhiên thông s này ch a chú ý n c m v khe n t, thành ph n tr ng thái c a á, mà m i ch ánh giá nh h ng c a á thông qua b n nén

n tr c nên không ph i là m t tham s a n ng có th áp d ng cho m i quá trình thi công công trình ng m c bi t không th d a vào nó tính toán n

nh ho c l a ch n v t li u và k t c u ch ng gi m t cách chính xác cho công trình ng m, vì th c t cho th y có nh ng lo i á có b n r t cao nh á Granit có n = 2500kG/cm2, có f = 20 nh ng do b chia c t b i m ng khe n t dày c nên ã thành kh i y u d gây s t l khi ào các công trình ng m ng c

i thì nh ng kh i á mu i á vôi san hô có f = 4 6 nh ng khi ào các công trình có kh u l n qua nó v n n nh r t lâu m c dù không c n ch ng gi

ào qua s tr lên r t khó kh n, chi phí s r t cao

i các phay phá, t á b vò nhàu Qua quá trình bi n i d i tác

ng c a áp su t, n c và các y u t hoá - lý mà chúng tr thành r i r c v i các kích th c khác nhau có th t o lên hi n t ng cát ch y, có nh ng n i ch

vò nhàu, n t n nhi u, có nh ng n i ng m n c cao t o thành túi ch a

c nh khi ào qua ng lò xuyên v a s 1 m c -80 t i Công ty than M o Khê g p phay FA

Khi ào ng lò xuyên v a s 1 m c -80 qua phay FA hi n t ng t á

vò nhàu m nh, l u l ng n c ng m ch y vào trong ng lò 60m3/gi

2.5.5 nh h ng do y u t thi t b

khoan các l mìn trong g ng á b ng các máy khoan c m tay, ta có

th l a ch n các lo i máy khoan tác d ng xoay - p (quay m t góc nh sau

i l n p t o l khoan); và p - xoay Máy khoan xoay ch y u c

d ng b ng n ng l ng n, lo i máy khoan này th ng khoan trong vùng

t á có h s kiên c f = 2 4 N u s d ng máy khoan n khoan các khoan trong á r n c ng, các lo i máy khoan n có c t tr , các lo i máy khoan n có c t tr th ng khoan vào kh i á có h s kiên c f = 3 6, máy có kh i l ng 90 150kg, ng kính khoan t i 50mm Các lo i máy khoan có tác d ng p - xoay c s d ng b ng khí nén t 4 7at, các lo i máy khoan này th ng dùng khoan vào á r n c ng có h s f = 5 8 i

i các lo i máy khoan có tác d ng p có xoay m t góc nh có th khoan vào kh i á có h s kiên c f = 20 Các lo i máy khoan này th ng có kh i

ng t 24 55kg Khi g p á có h s f > 8 th ng r t khó khoan và khoan

t ch m

Lo i máy khoan c m tay tác d ng p ch y b ng khí nén nh máy khoan

PR do Liên Xô c ch t o, lo i máy khoan YT-25 và 7655 do Trung Qu c s n

xu t, các lo i máy khoan này có chân , d mang vác, s d ng n ng l ng

ng khí nén Theo các s li u th ng kê hi n nay t c khoan c a các máy khoan c m tay trong g ng á có f = 4 6 thì t c khoan t 0,17m/phút

Nh ng n m g n ây, các hãng Atlas Copco (Th y n), hãng Techmo (Áo) ã s n xu t các lo i xe khoan t hành di chuy n b ng bánh xích, lo i thi t b khoan này ch y b ng n ng l ng n công su t t 35 50kW T c khoan trong u ki n k thu t cho phép 1,5 2m/phút trong á có h s kiên c f = 5 20, quá trình khoan c n có lo i chân ch ng thu l c h tr và

th ng t i kéo h tr trong quá trình di chuy n Hãng Tamrock (Ph n Lan)

ng s n xu t xe khoan t hành, lo i xe khoan này có th làm vi c t t trong

u ki n góc nghiêng 120 không c n các thi t b h tr , lo i xe khoan này

ch y b ng n ng l ng n và có cùng công su t v i các lo i xe khoan c a hãng Techmo, quá trình di chuy n b ng bánh xích, t c khoan k thu t 1,5 2m/phút v i h s kiên c kh i á f = 20

Thi t b khoan nh h ng r t l n n t c khoan, tính linh ho t c a thi t b khi ho t ng trong m t không gian nh t nh, c i thi n u ki n làm vi c c a ng i lao ng, … Do v y, khi l a ch n thi t b khoan c n òi

i v t c thì chi phí cho th i gian khoan trên g ng ph i là nh nh t, n u

ta g i Tk là chí phí th i gian khoan thu n tuý trên g ng c tính theo công

th c sau:

Tk =

k k

k V n

l N

và t c khoan th c t c a m t máy khoan (Vk) Trong khi:

- S l ng l mìn trên g ng N ph thu c vào di n tích ti t di n ào, h kiên c c a kh i á, ph ng pháp n mìn c s d ng;

- T c khoan Vk ph thu c vào lo i ch ng máy khoan, h s kiên c kh i

Hình th c xúc b c có th là th công ho c máy, tu theo t ng u ki n tính c gi i hoá ào lò mà có th l a ch n các hình th c xúc b c khác nhau

- Xúc b c b ng th công: ng i công nhân ch y u s d ng x ng h t

t á vào ph ng ti n v n chuy n (goòng, máng cào, b ng chuy n, )

ng su t xúc b c b ng th công ph thu c ch y u vào các y u t nh : c

t c a t á sau khi n mìn, tr ng l ng riêng và m c a t á, chi u cao và kho ng cách h t vào thi t b v n t i và c u t o c a x ng Trên th c

ta th y, khi t á càng nh , t i thì n ng su t xúc b c b ng th công càng cao Khi t á có dính k t, n ng, c h t to n ng su t xúc b c gây r t nhi u khó kh n Khi m c a t á v a ph i, s t o nên nh ng u ki n t t cho xúc b c, khi u ki n n c ng p gây r t nhi u khó kh n cho xúc b c Chi u cao khi h t vào goòng 1,5m là r t v t v cho ng i lao ng, nh ng khá thu n l i khi xúc vào h th ng b ng t i nh h n 1m

- Xúc b c b ng máy: khi ào lò có th s d ng các lo i máy ch y trên

ng ray nh : máy xúc PNB-5, PMY-7, PPN-7, XD-32 c a Liên Xô c , chi u r ng ho t ng c a máy t 4 4,8m, trong nh ng ng lò có chi u

ng l n c n ph i có công nhân gom t á trên g ng, n ng su t xúc b c k thu t c a các thi t b này t 0,75 1m3/phút Ngày nay, các lo i máy cào á P60B c a Trung Qu c làm vi c r t t t, công su t ng c 14 45kW, th tích

u cào 0,3 0,9m3, n ng su t xúc b c 70 110m3/gi , lo i thi t b này r t phù h p trong các ng lò có ti t di n l n

l a ch n thi t b xúc b c nh h ng l n n th i gian xúc b c t á trên g ng N u g i Txb - là th i gian xúc b c thu n tuý t á trên g ng, thì theo [3], Txb c tính theo công th c:

x x

o d

P n

k l S

.

.

Qua công th c 2.4 ta th y th i gian xúc b c thu n tuý Txb ph thu c vào

ng su t xúc c a thi t b hay ng i (Px), h s th a ti t di n ( ), s l ng máy xúc hay ng i xúc (nx), hi u su t n mìn ( ), chi u sâu l khoan (l) và

th i trên g ng trong quá trình v n chuy n Nh c m: quá trình u t ban

u l n, không tr c t i c t á có c h t l n, quá trình l p t và tháo d

t ph c t p

- Hình th c v n chuy n không liên t c: t á v n chuy n t g ng lò lên m t t nh vào t i tr c kéo skip hay goòng ch a lên m t b ng c a gi ng, sau ó t á c ch t t i lên các ph ng ti n v n t i Lo i hình này có

nh ng u và nh c m: quá trình l p t n gi n, u t ban u nh ;

nh ng chúng có nh ng nh c m: th i gian v n chuy n gi i phóng t á trên g ng m t nhi u th i gian, quá trình tr c t i không làm vi c c công

vi c khác ng th i trên g ng, d gây nguy hi m và m t an toàn trong quá trình thi công

Tr c ây u t máy móc và trang thi t b còn thô s , ph n l n các khâu công vi c trong s công ngh u c th c hi n b ng th công d i d ng

c ng i nh : công tác phá v t á b ng búa chèn, xúc b c t á b ng th công, công tác v n chuy n ch y u d a vào khiêng, vác b , … Theo s phát