Nghiên cứu nguyên lý làm việc và đề xuất giải pháp nhằm nâng cao mức độ ổn định tải trọng của neo ống hở (split set bolt) khi chống giữ trong các đường lò của mỏ than mạo khê

Kết cấu chống giữ chủ động bằng neo, neo kết hợp bê tông phun được áp dụng rộng rãi trên thế giới trong các lĩnh vực xây dựng công trình ngầm và... Đề xuất các biện pháp tính toán và xây

TRẦN VĂN PHÚ

NGHIÊN CỨU NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC

VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NHẰM NÂNG CAO MỨC ĐỘ ỔN ĐỊNH TẢI TRỌNG CỦA NEO ỐNG HỞ (SPLIT SET BOLT) KHI CHỐNG GIỮ TRONG CÁC

ĐƯỜNG LÒ MỎ THAN MẠO KHÊ

Ngành: Kỹ thuật Xây dựng công trình ngầm

Mã số: 60580204

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

TS Phạm Minh Đức

HÀ NỘI - 2015

liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác

Hà Nội, ngày tháng 4 năm 2015

Tác giả

Trần Văn Phú

MỤC LỤC

DANH MỤC CÁC BẢNG

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ SỬ DỤNG CÁC LOẠI NEO TRONG CHỐNG GIỮ CÁC CÔNG TRÌNH NGẦM VÀ MỎ TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƯỚC 4

1.1 Tổng quan về công tác thi công đào, chống giữ các công trình ngầm và mỏ bằng vì neo kết hợp với kết cấu chống tích hợp trên thế giới 4

1.1.1: Neo cơ học: 5

1.1.2 Neo dính kết và neo cáp 8

1.1.3 Neo kết hợp 12

1.2 Tình hình sử dụng neo ống hở (Split set bolt) tại Việt Nam [1] 14

1.3 Sự phát triển neo ống hở (Split set bolt) và kết cấu chống kết hợp 15

1.3.1 Neo ống hở (Split set bolt) 15

1.3.2 Kết cấu chống hỗn hợp neo ống hở với bê tông phun, neo ống hở với lưới thép 19

1.3.3 Chống hỗn hợp neo ống hở kết hợp với lưới thép 21

1.4 Nhận xét về điều kiện áp dụng của neo 23

CHƯƠNG 2 HỆ THỐNG CÁC ĐƯỜNG LÒ XUYÊN VỈA CỦA MỎ THAN MẠO KHÊ, ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT VÀ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG KẾT CẤU CHỐNG 25

2.1 Mỏ than Mạo Khê và các đặc điểm chung về địa chất 25

2.1.1 Vị trí địa lý 25

2.1.2 Địa hình, sông suối và giao thông 26

2.1.3 Khí hậu 27

2.2 Hệ thống các đường lò xuyên vỉa mỏ than Mạo Khê và hiện trạng kết cấu chống 28

2.3 Đặc điểm chung về điều kiện địa chất quanh các đường lò xuyên vỉa 31

2.3.1 Điều kiện địa chất thủy văn 31

2.3.2 Điều kiện địa chất công trình 33

2.4 Đặc điểm điều kiện địa chất khu mỏ mức -80 37

2.4.1 Đặc điểm địa chất công trình khu mỏ mức -80 37

2.4.2 Đặc điểm địa chất thuỷ văn [2] 39

2.5 Nhận định về hiện trạng kết cấu chống và hướng giải quyết 40

CHƯƠNG 3 NGHIÊN CỨU NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NHẰM NÂNG CAO MỨC ĐỘ ỔN ĐỊNH TẢI TRỌNG CỦA NEO ỐNG HỞ (SPLIT SET BOLT) KHI CHỐNG GIỮ TRONG CÁC ĐƯỜNG LÒ MỎ THAN MẠO KHÊ 42

3.1 Đánh giá mức độ ổn định của khối đá 42

3.2 Phân loại chất lượng khối đá theo Bieniawski - phương pháp RMR 44

3.3 Phân tích tính toán kết cấu chống bằng neo, kết hợp lưới thép, bê tông phun cho các đường lò xuyên vỉa mỏ than Mạo Khê 49

3.3.1 Nguyên lý neo khối đá 49

3.3.2 Các phương pháp thiết kế neo 54

CHƯƠNG IV TÍNH TOÁN LẬP HỘ CHIẾU CHỐNG GIỮ ĐƯỜNG LÒ DỌC VỈA ĐÁ VỈA 10 CÁNH BẮC MỨC -80 MỎ THAN MẠO KHÊ BẰNG NEO ỐNG HỞ (SPLIT SET BOLT) 62

4.1 Tính toán, xác định chiều cao vòm cân bằng tự nhiên tại đường lò dọc vỉa đá vỉa 10 cách bắc mức -80 mỏ than Mạo Khê 62

4.1.1 Chiều cao vòm sụt lở 62

4.1.2 Tính theo khả năng chịu lực của thanh neo 63

4.2 Xác định các thông số hộ chiếu chống giữ bằng neo ống hở (split set bolt) 63 4.2.1 Tính chiều dài toàn bộ 1 thanh neo 63

4.2.2 Tính mật độ neo 63

4.2.5 Xác định thông số bê tông phun 65

4.3 Thiết bị, phụ kiện phục vụ thi công neo ống hở 70

4.3.1 Công tác khoan chống neo ống 70

4.3.2 Công tác phun bê tông 72

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 74

TÀI LIỆU THAM KHẢO 76

Bảng 1.1 Đặc tính kỹ thuật của Neo ống hở 15

Bảng 1.2 Đặc điểm kỹ thuật của neo ống do hãng Jennmar giới thiệu 18

Bảng 1.3 Đặc tính kỹ thuật neo ống do hãng International Rollform Inc sản xuất giới thiệu 18

Bảng 2.1 Ranh giới mỏ theo hệ tọa độ nhà nước 1972 [1] 25

Bảng 2.2 Ranh giới mỏ theo hệ tọa độ quốc gia VN -2000 [1] 26

Bảng 2.3 Thống kê lượng mưa lớn nhất từng tháng khu mỏ mạo khê 32

Bảng 2.4 Tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý đá khu mỏ Mạo Khê 35

Bảng 2.5 Bảng tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý đá 38

Bảng 2.6 Bảng tổng hợp các công trình vỉa 10 Cánh Bắc 40

Bảng 3.1 Bảng tính toán hệ số ổn định của đường lò 43

Bảng 3.2 Bảng phân loại mức độ ổn định của đường lò theo VNIMI 44

Bảng 3.3 Các tham số phân loại theo Bieniawski 1973 45

Bảng 3.4 Ảnh hưởng vị trí của khe nứt (đường phương, góc dốc) khi thi công đường hầm 47

Bảng 3.5 Các nhóm khối đá 47

Bảng 3.6 Ý nghĩa về các nhóm khối đá 1973 và sửa đổi 1978 47

Bảng 4.1 Kết quả tính toán thông số neo 64

Hình 1.1: Cấu tạo, hình dạng neo nêm chẻ 6

Hình 1.2: Cấu tạo nêm trượt có sử dụng ống lắp ráp 7

Hình 1.3: Cấu tạo nêm trượt không sử dụng ống lắp ráp 8

Hình 1.4: Cấu tạo neo bê tông cốt thép 9

Hình 1.5 Cấu tạo neo chất dẻo cốt thép 10

Hình 1.6: Cấu tạo neo cáp 11

Hình 1.7 Cấu tạo neo ống phồng Swellex 12

Hình 1.8 Cấu tạo neo linh hoạt 13

Hình 1.9 Nguyên tắc làm việc của ống thân neo với đá và khối đá 16

Hình 1.10 Cấu tạo và các thông số neo ống hở 17

Hình 1.11 Lưới thép liên kết kiểu mắt xích 22

Hình 1.12 Lưới thép hàn 23

Hình 2.1 Hệ thống các đường lò xuyên vỉa của mỏ than Mạo Khê [1] 29

Hình 2.2 Mặt cắt dọc đoạn lò vỉa 10 CB mức -80 37

Hình 3.1 Phân loại khối đá theo Bieniawski (1973) 48

Hình 3.2 Sơ đồ tạo lớp vỏ mỏng 50

Hình 3.3 Sơ đồ lý thuyết treo chốt 50

Hình 3.4 Sơ đồ tính theo lý thuyết dầm nhận tải 52

Hình 3.5 Hiệu ứng liên kết (neo chốt) 52

Hình 3.6 Nguyên lý xếp chồng các vùng được nén ép do neo bị kéo căng 53

Hình 3.7 Các dạng liên kết vùng khối đá nứt nẻ, phá hủy tạo thành vòm nhận tải 53

Hình 3.8 Ví dụ các dạng phá hủy và sơ đồ cắm neo 56

Hình 3.9 Ví dụ sơ đồ tính cho toàn bộ hệ thống neo 56

Hình 3.10 Toán đồ phân tích hiệu ứng dầm nhận tải theo Panek [7] 58

Hình 4.3 Neo lắp vuông góc với vách 67Hình 4.4 Trắc dọc Lò dọc vỉa đá vỉa 10 Cánh Bắc mức -80 đoạn đi qua Cát

kết chống neo ống hở (Split set bolt) 68Hình 4.5 Mặt cắt Lò dọc vỉa đá vỉa 10 Cánh Bắc mức -80 đoạn đi qua Cát

kết chống neo ống hở (Split set bolt) 68Hình 4.6 Trắc dọc Lò dọc vỉa đá vỉa 10 Cánh Bắc mức -80 đoạn đi qua Bột

kết chống neo ống hở, lưới thép kết hợp bê tông phun 69Hình 4.7 Mặt cắt Lò dọc vỉa đá vỉa 10 Cánh Bắc mức -80 đoạn đi qua Bột

kết chống neo ống hở, lưới thép kết hợp bê tông phun 70Hình 4.8 Thi công lắp đặt neo ống 72

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật trong ngành mỏ, kỹ thuật công nghệ đào, chống giữ công trình ngầm mỏ cũng có những bước phát triển vượt bậc Trong thực tiễn xây dựng công trình ngầm có hai vấn đề chính được quan tâm đó là đào và chống Trong đó, công tác đào phải đảm bảo thuận lợi tối đa cho công tác chống giữ và ngược lại công tác chống giữ phải đảm bảo

ổn định tốt công trình ngầm, có hiệu quả kinh tế - kỹ thuật cao, không gây cản trở và phải tạo ra năng suất cho công tác đào Đào và chống trong thi công công trình ngầm là hai vấn đề có mối quan hệ hữu cơ, không thể tách rời

Hiện nay có hai quan niệm chính trong công tác chống giữ công trình ngầm được sử dụng rộng rãi là chống đỡ bị động và chống đỡ chủ động Chống giữ bị động là hình thức sử dụng kết cấu chống để chống lại chuyển vị, biến dạng của đất đá bao quanh công trình ngầm và mỏ Chống giữ chủ động

là huy động đá và khối đá cùng tham gia mang tải

Các kết cấu chống đỡ bị động thường sử dụng nhiều vật liệu (có kích thước lớn) cho nên giá thành xây dựng lớn làm tăng giá thành đầu tư Các kết cấu chống đỡ chủ động thường sử dụng các loại kết cấu chống nhẹ như neo,

bê tông phun có khả năng huy động đá và khối đá cùng chống đỡ lại các biến dạng và chuyển vị đá quanh đường lò Do tận dụng được khả năng mang tải vốn có của đất đá xung quanh công trình ngầm nên các kết cấu chống dạng này thường sử dụng ít vật liệu, nhẹ hơn và tiết kiệm chi phí hơn Các kết cấu chống giữ trong các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh chủ yếu là các kết cấu chống đỡ mang tính bị động như: khung chống thép, bê tông, bê tông cốt thép hay khung chống gỗ

Kết cấu chống giữ chủ động bằng neo, neo kết hợp bê tông phun được

áp dụng rộng rãi trên thế giới trong các lĩnh vực xây dựng công trình ngầm và

mỏ, chính bởi vì tính linh hoạt, phạm vi áp dụng rộng, thi công dễ dàng và có khả năng nâng cao tốc độ thi công

2 Mục đích nghiên cứu của đề tài

Nghiên cứu khả năng sử dụng kết cấu chống chủ động trong thi công đào chống các đường lò mỏ khi điều kiện cho phép

3 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đề tài

Đối tượng nghiên cứu là các đường lò đá tại mỏ than khai thác bằng công nghệ hầm lò Phạm vi nghiên cứu: Chống giữ đường lò dọc vỉa mức - 80

mỏ than Mạo Khê bằng neo ống hở (Split set bolt)

4 Nội dung nghiên cứu

Nghiên cứu tổng quan về các loại neo sử dụng tại các đường lò của Việt Nam và trên thế giới

Nghiên cứu nguyên lý làm việc và đề xuất sử dụng neo ống hở (split set bolt)để chống giữ trong các đường lò mỏ

Tính toán hộ chiếu chống neo áp dụng cho một số đoạn lò tại các đường lò xuyên vỉa mức -80 mỏ than Mạo Khê

5 Phương pháp nghiên cứu

Luận văn sử dụng phương pháp nghiên cứu tổng hợp:

- Nghiên cứu lý thuyết,

- Thu thập tài liệu, phân tích, đánh giá và tính toán

6 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn

+ Ý nghĩa khoa học: Nghiên cứu áp dụng neo ống hở để chống giữ an toàn, hiệu quả trong các đường lò đá có điều kiện địa chất mỏ phù hợp Đề xuất các biện pháp tính toán và xây dựng hộ chiếu chống giữ phù hợp tại đường lò xuyên vỉa mức -80 mỏ than Mạo Khê

+ Ý nghĩa thực tiễn: Sử dụng neo ống hở (Split set bolt ) có thể thay thế

kết cấu chống giữ khác khi điều kiện địa chất mỏ phù hợp

7 Cơ sở tài liệu và cấu trúc luận văn

Luận văn được xây dựng trên cơ sở các tài liệu chuyên ngành, các công trình nghiên cứu khoa học và ứng dụng trong và ngoài nước Tham khảo các: các bài giảng tại thư viện trường Đại học Mỏ - Địa chất, Các kết quả nghiên cứu trong lĩnh vực xây dựng công trình ngầm và mỏ của Viện KHCN Mỏ, Công ty CP TV ĐT Mỏ & CN

Bố cục luận văn: Ngoài phần mở đầu và kết luận kiến nghị, luận văn gồm 4 chương được trình bày trong 76 trang đánh máy vi tính với 16 bảng biểu và 32 hình vẽ

Luận văn được hoàn thành dưới sự hướng dẫn khoa học của TS Phạm Minh Đức

Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới Ban giám hiệu Trường Đại học

Mỏ - Địa chất, ban lãnh đạo Phòng đào tạo sau đại học, khoa Xây dựng, tập thể thầy cô bộ môn XDCTN & Mỏ và đặc biệt là thầy TS Phạm Minh Đức đã dành nhiều thời gian, tâm huyết hướng dẫn tôi hoàn thành luận văn này Tôi xin chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo Viện KHCN Mỏ; Ban giám đốc mỏ than Mạo Khê và các bạn đồng nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi trong quá trình thực hiện đề tài

Một lần nữa tôi xin trân trọng cảm ơn!

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ SỬ DỤNG CÁC LOẠI NEO TRONG CHỐNG GIỮ CÁC CÔNG TRÌNH NGẦM VÀ MỎ

TRÊN THẾ GIỚI VÀ TRONG NƯỚC 1.1 Tổng quan về công tác thi công đào, chống giữ các công trình ngầm

và mỏ bằng vì neo kết hợp với kết cấu chống tích hợp trên thế giới

Neo làm kết cấu chống giữ công trình ngầm đã có lịch sử hình thành và phát triển lâu dài từ đầu thế kỷ XIX đến nay, kết cấu chống neo đã trở thành kết cấu chống giữ khá phổ biến cho các công trình ngầm dân dụng và các đường lò khai thác khoáng sản [9]

Đến nay kết cấu neo được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực xây dựng

và khai thác mỏ Tuy nhiên neo thực sự xuất hiện từ khi nào thì vẫn không có thông tin chính xác (Bulưchev 1994) Theo Kainrath-Reumayer (2008) kết cấu neo hay có dạng neo đã được sử dụng từ trước Công nguyên; neo nêm chẻ bằng gỗ đã được sử dụng khoảng năm 1900 tại vùng Sledi thượng (Balan); văn bản đăng ký bản quyền neo thép đã có vào năm 1913, tài liệu báo cáo về việc sử dụng neo thép đã xuất hiện năm 1919; neo thực sự được sử dụng rộng rãi bắt đầu tại Mỹ sau chiến tranh thế giới lần 2 và tiếp đó là Châu Âu, bắt đầu

từ ngành mỏ, sau đó là trong xây dựng cơ sở hạ tầng Theo Hossein Jalalifar (2006) báo cáo đầu tiên xuất hiện ở Đức về sử dụng neo để điều khiển khối đá trong năm 1918 ở mỏ than (Lang 1979); neo được sử dụng năm 1872 tại mỏ khai thác đá ở North Wales (Schach 1979); Bolstad và Hiil (1983) cho biết neo cơ học được sử dụng tại mỏ khai thác quặng ở Mỹ từ 1927; tại Na Uy neo trở thành công nghệ thực tế và mang tính kinh tế bắt đầu từ 1940; để giảm các hiện tượng phá hủy do sập lở nóc hầm, văn phòng mỏ ở Mỹ (U.S Bureau of Mines -USBM) bắt đầu sử dụng công nghệ neo vách hầm từ 1947 và từ đó neo được sử dụng khắp nước Mỹ, riêng trong năm 1952 đã sử dụng 25 triệu

neo; neo được bắt đầu sử dụng tại Úc với dự án thủy điện Snowy Mountains Hydroelectric (1949-1969), trong thời gian này neo dính kết đã được sử dụng làm kết cấu chống cố định [9]

Từ những năm 50 của thế kỷ trước, ở những nước có nền công nghiệp

mỏ phát triển như Mỹ, Pháp, Liên Xô (cũ), Đức, Ba Lan, Trung Quốc đã đưa neo dính kết vào sử dụng Theo thống kê sơ bộ tại thời điểm những năm 90 của thế kỷ trước, mỗi năm ở Mỹ sử dụng tới 20 triệu neo chất dẻo cốt thép Liên Xô khoảng 20 triệu, ở Đức khoảng 1,5 triệu Sau những năm này, sự phát triển trong việc áp dụng neo ống hởcòn mạnh mẽ hơn và neo chất dẻo đã trở thành một kết cấu chống rất phổ biến trong công nghiệp mỏ và công trình ngầm [9]

Ngày nay có nhiều loại neo khác nhau được sử dụng trên thế giới Nhiều loại neo cho thấy chúng có sự khác nhau không đáng kể về mặt kết cấu và đều dựa trên cùng một nguyên lý gia cố chung Có thể phân ra các nhóm sau:

- Neo cơ học

- Neo dính kết

- Neo kết hợp

1.1.1: Neo cơ học:

a) Neo nêm chẻ (hình 1.1) được áp dụng phổ biến ở Liên xô (cũ) khi

đường lò đi qua vùng đất đá ổn định, vững chắc (nếu trong đất đá mềm yếu hoặc nứt nẻ quá lớn thì neo không có tác dụng) Các thành phần cấu tạo của neo nêm chẻ bao gồm: êcu (1), bản thép đế (2), thân neo (3) có đường kính 2225 mm; tại phần đuôi neo có xẻ rãnh (4) rộng khoảng 2 4 mm; rãnh được

xẻ dài khoảng 150200 mm Khi lắp dựng neo ở đuôi neo có lắp nêm (5) và phần đầu neo có tạo ren để kéo căng neo bằng cách vặn êcu Với chiều dài vặn êcu khoảng 120150 mm thì chiều dài nêm chẻ phải ngắn hơn chiều dài

phần có chế tạo ren đầu neo một đoạn là 1025 mm chiều rộng của nêm sử dụng phải có đường kính không được lớn hơn đường kính của cốt làm neo, chiều dày của nêm ở phần trên từ 18-:-25mm, còn phần dưới từ 2-:-3 mm Tất

cả phần xẻ rãnh và nêm chẻ sẽ tạo thành khoá liên kết Cấu tạo, hình dạng neo nêm chẻ (hình 1.1)

- Khả năng mang tải của nêm chẻ phụ thuộc chủ yếu vào độ cứng của đất đá và diện tích bề mặt tiếp xúc của tấm đệm với bề mặt đất đá, tải trọng của neo chính là lực kéo căng ban đầu bằng cách vặn êcu (nếu trong đất đá có

độ cứng f = 5-:- 8 thì khả năng chịu lực của neo có thể đạt tới 150 kN)

- Ưu điểm: Neo dạng này có cấu tạo đơn giản, khả năng mang tải cao, giá thành thấp

- Nhược điểm: Khả năng sử dụng rất hạn chế ở những khối đá có độ bền thấp, không có khả năng sử dụng lại được, đòi hỏi cao về công tác khoan lỗ neo (chiều sâu lỗ khoan phải phù hợp với chiều dài neo, không được dài quá hoặc ngắn quá)

1: Êcu 2: Bản đệm 3: Thân neo 4: Rãnh xẻ 5: Nêm

Hình 1.1: Cấu tạo, hình dạng neo nêm chẻ

12345

b) Neo nêm trượt (Hình 1.2; 1.3): được áp dụng thử nghiệm ở Liên xô

(cũ) dưới sự nghiên cứu phát triển của các viện nghiên cứu ВНИИГидроугол (hình 1.2 a), КНИУИ (hình 1.2 b), cấu tạo gồm 2 cánh, một cánh chuyển động và một cánh cố định, áp lực càng tăng thì neo càng chặt Thành phần cấu tạo của neo như sau: êcu (1), bản thép đế (2), thân neo bằng thép tròn(3) có đường kính khoảng 1622 mm với hai khớp nối có cấu tạo khía (4,5) và đầu tách đặc biệt hình côn hoặc hình nêm(6), Trước khi lắp neo các bán khớp nối hình khía lắp vào đầu tách hình nêm (hình côn) và liên kết với nhau bằng vòng dây thép hoặc vòng cao su cấu tạo của nêm trượt thể hiện trên hình 1.2 a,b,c,d,e,f

- Loại neo nêm trượt không sử dụng ống lắp ráp được thể hiện trên hình 1.3 được nghiên cứu phát triển của các viện nghiên cứu КузНИУИ (h×nh 1.3 с) ВНИИГидроголь vµ ИГД mang tªn Скочинского (hình 1.3 d), hay neo có bộ phận tự xiết, được sáng chế bởi viện mỏ ДонУГИ cña Украина (hình 1.3 d)

- Ưu điểm: Neo nêm trượt có lực bám dính vào đất đá tốt, có khả năng tháo sử dụng lại

- Nhược điểm: Cấu tạo neo phức tạp nên dẫn đến công tác thiết kế và gia

7, 8: hai nêm của neo 9: Êcu

Hình 1.3: Cấu tạo nêm trượt không sử dụng ống lắp ráp

1.1.2 Neo dính kết và neo cáp (hình 1.4)

a) Neo bê tông cốt thép: tại các nước như Nga, Thụy điển, Pháp, Trung

quốc, Ba lan, Ucraina đã tiến hành chống giữ các đường lò đá bằng neo bê tông cốt thép, chúng có cấu tạo đơn giản bao gồm 2 bộ phận: Cốt neo (1) có thể là thép dây cáp, thép tròn hoặc thép có gân gờ với đường kính của cốt thép khoảng 1820 mm Phần vữa xi măng (2) có tỷ lệ xi măng, cát, nước thường

là 1:2:0,5, đây là phần tạo sự bám dính, loại neo bê tông cốt thép hiện nay được sử dụng dưới 2 dạng:

+ Neo bê tông cốt thép chỉ liên kết tại phần đuôi lỗ khoan( chỉ có 1 phần cốt thép liên kết với bê tông)cấu tạo hình dạng loại neo này được thể hiện trên hình 1.4 a

+ Neo bê tông cốt thép có liên kết toàn thân (toàn bộ cốt thép nằm trong bê tông) loại neo này thể hiện trên hình 1.4 b

1: Cốt thép 2: Vữa xi măng 3: Bản đệm 4: Êcu

Hình 1.4: Cấu tạo neo bê tông cốt thép

b) Neo chất dẻo cốt thép (hình 1.5): kỹ thuật chống lò bằng neo chất

dẻo đã được sử dụng từ thập niên 70 của thế kỷ trước tại các nước Mỹ, Anh,

Úc Tuy ra đời có muộn hơn neo bê tông cốt thép, nhưng do những ưu điểm nổi trội như: chịu lực ngay sau khi lắp đặt và khả năng mang tải cao (đến 30 tấn/neo) nên neo chất dẻo cốt thép được sử dụng khá rộng rãi tại các nước có nền công nghiệp Mỏ tiên tiến như: Liên bang Nga, Mỹ, úc, Đức, Balan, Trung Quốc v.v

Từ thập niên 80 thế kỷ 20 việc áp dụng vỡ neo dẻo được áp dụng rộng rãi ở Trung Quốc giúp việc đào chống lũ nhanh hơn, tiết kiệm vật tư , hiệu quả kinh tế cao, cường độ lao động giảm và an toàn lao động được đảm bảo

Viện nghiên cứu khai thác than Bắc Kinh - Tổng Viện nghiên cứu khoa học than Trung Quốc có một đội ngũ giáo sư, tiến sỹ, kỹ sư chuyên nghiệp về

kỹ thuật chống lò bằng vì neo có kinh nghiệm thực tiễn phong phú và có cơ

sở lý luận hoàn chỉnh Sau hơn 20 năm áp dụng vì neo đến nay Trung Quốc

đã hình thành được kỹ thuật đồng bộ chống vì neo trong đá và than bao gồm:

đo lường quan trắc lực học địa chất, thiết kế hộ chiếu chống lò vì neo, nguyên liệu vì neo, công nghệ và máy móc thiết bị, dụng cụ thi công, các thiết bị đo

đạc kiểm tra áp lực trong lò Hàng năm Trung Quốc áp dụng chống vì neo cho hơn 5600km đường lò, đồng thời áp dụng thành công chống lò bằng vì neo trong các điều kiện đặc biệt khó khăn như: các đường lò trong vỉa than dày, đường lò có áp lực lớn, đường lò vách - trụ mềm, các điểm giao cắt, các ngã ba có tiết diện lớn v.v

Theo thống kê sơ bộ cho thấy hàng năm ở Trung Quốc đưa vào sử dụng khoảng 30 triệu vỏ neo chất dẻo, ở Mỹ khoảng 20 triệu: 15 triệu, Liên bang Nga: 2 triệu và ở Đức: 1,5 triệu vỏ neo chất dẻo

Ngoài việc áp dụng để chống các đường lò neo trong Mỏ, neo CDCT cũng được sử dụng khi thi công các công trình ngầm giao thụng và thủy điện

Hình 1.5 Cấu tạo neo chất dẻo cốt thép

c) Neo cáp dính kết: được làm bằng loại dây cáp có đường kính 20ữ22

mm bao gồm nhiều sợi nhỏ kết hợp lại, đuôi neo có thể chốt bằng bộ phận cánh xoè hoặc bằng vữa xi măng, phần đầu neo có thể đệm bằng tấm thép vuông hoặc xà thép cong hoặc thẳng như trên hình 1.5

chất dẻo thanh

neo

tấm đệm

ấ cu

2 1

1: Chèt neo2: V÷a xi m¨ng3: D©y c¸p

Hình 1.6: Cấu tạo neo cáp

d) Neo ma sát: Tại một số nước Thụy Điển, Bungari, Mỹ … nghiên

cứu phát triển neo ma sát Hai loại neo điển hình bao gồm neo ống hở - “Split set bolt” và neo ống phồng - “Swellex”

- Neo ma sát được cấu tạo từ ống thép có rãnh hở bao gồm hai bộ phận chính là thân neo và tấm đệm, thân neo được làm bằng tấm thộp có cường độ

và tính đàn hồi cao, được cuộn thành ống, theo phương pháp gia công nguội trên suốt chiều dài thân neo có để một rãnh hở chiều rộng từ 8,26 mm đầu trên của thân neo (đuôi neo) được tạo hình côn, đầu dưới được làm 1 vòng gân bằng thép ỉ 6 8 mm đường kính của thân neo từ 3545 mm, chiều dài neo phụ thuộc vào yêu cầu sử dụng, thường thì từ 1,5 2 m đế đỡ bằng thép

có hình tròn hoặc hình vuông như trên hình 1.6

- Neo ống phồng (Swellex) do hãng Atlas Copco, Thụy Điển Neo này

có cấu tạo dạng ống kín được uốn theo dạng uốn nếp Sau khi neo được đưa vào lỗ khoan người ta dùng nước có áp để đẩy phồng thân neo áp sát vào thành lỗ khoan để tạo ra lực phản tương tự như neo rãnh hở

- Thời gian lắp đặt một neo ma sát từ 5-:-7 phút, nhỏ hơn 2 lần so với thời gian lắp đặt neo bê tông cốt thép, khả năng chịu lực của neo có thể đạt được 500 kN ngay sau khi lắp đặt

Hình 1.7 Cấu tạo neo ống phồng Swellex (a) “Atlas copco” Thụy điển, neo ống cấu tạo dạng kín (b) “Tora” Bungari, neo ống có rãnh hở Split set (c) “Ingercol Reid” Mỹ

dụng thử nghiệm tại Nga Chúng bao gồm ba phần: phần đuôi neo (4) được liên kết với đất đá bằng bê tông hoặc bằng chất dẻo, phần thân neo bằng thép (1), phần đầu kết hợp với ống dẫn hướng đã được cố định trước vào khối đá tạo thành kết cấu linh hoạt lớn chịu tác dụng của ngoại lực

Hình 1.8 Cấu tạo neo linh hoạt 1: Thân neo , 2: ống đẫn hướng 3: Tấm thép đế, 4: Vữa liên kết

1.2 Tình hình sử dụng neo ống hở (Split set bolt) tại Việt Nam [1]

Từ những năm cuối thập kỷ 80 đầu thập kỷ 90 thế kỷ XX, một số loại neo được Viện Nghiên cứu Khoa học Công nghệ mỏ đựa vào áp dụng thử nghiệm và đến năm 2003 sau khi áp dụng hàng chục cây số đường lò mỏ trong các đường lò đá, than với các tiết diện khác nhau từ một, hai đường xe, các hầm trạm, lò chợ khai thác buồng v.v… Tổng Công ty than Việt Nam nay

là Tập đoàn Than Khoáng sản Việt nam đã ban hành tập:” Hướng dẫn đào chống lò đá bằng vì neo kết hợp bê tông phun khô ở các mỏ than hầm lò” theo

QĐ 125/QĐ-KCM ngày 05 tháng 6 năm 2003 Qui trình đào chống lò đá sử dụng neo chất dẻo Hà nội năm 2012

Neo ống hở (Split set bolt) là một trong những loại neo làm việc theo nguyên tắc ma sát toàn thân, có khả năng tiếp nhận tải trọng ngay sau khi lắp đặt, có cấu tạo đơn giản, thi công dễ dàng, không đòi hỏi đầu tư trang thiết bị, vật liệu đặc chủng, phù hợp trình độ công nghệ và thiết bị thi công sẵn có của các mỏ hầm lò Quảng Ninh

Năm 1996, Trung tâm thực nghiệm và chuyển giao công nghệ mới - Viện Khoa học Công nghệ mỏ đã hợp tác với Xí nghiệp sản xuất than 2 Công

ty than Dương Huy nghiên cứu áp dụng thử nghiệm “Công nghệ neo ống hở

và bê tông phun ” tại lò xuyên vỉa +100 khu Nam Khe Tam

Mặc dù có nhiều ưu điểm và hiệu quả kinh tế lớn nhưng neo ống hở mới chỉ được chống thử nghiệm tại khu Nam Khe Tam mỏ than Dương Huy từ những năm 90 Vì vậy, cần được sự áp dụng rộng rãi và chỉ đạo tích cực từ các nhà quản lý của Tập đoàn Than Khoáng sản Việt Nam

Neo ống hở được sử dụng là loại neo GQK được sản xuất từ Trung Quốc, đặc tính kỹ thuật như bảng 1.1 sau:

Bảng 1.1 Đặc tính kỹ thuật của Neo ống hở

1.3 Sự phát triển neo ống hở (Split set bolt) và kết cấu chống kết hợp

1.3.1 Neo ống hở (Split set bolt)

Các loại neo được sản xuất từ vật liệu khác nhau và dựa trên tính chất của vật liệu mà cấu tạo và tính năng làm việc của neo với đá và khối đá khác nhau Mặc dù thế chúng ta vẫn nhận thấy rằng, dù được sản xuất từ loại vật liệu nào, tính năng làm việc giữa neo và đá và khối đá vẫn có những đặc điểm

chung đó là: Có khả năng chống giữ tích cực, huy động được khối đá quan cốt thép, neo cơ học neo hở là loại neo ma sát toàn thân Neo có khả năng mang tải ngay sau khi lắp vào lỗ neo được thi công bằng máy khoan tiến gương và

sử dụng ngay khoan tiến gương để đưa thanh neo vào vị trí

Neo ống hở làm việc trên nguyên tắc ma sát như các loại neo ma sát và neo bám dính khác như:

- Neo ma sát (ma sát toàn thân hoặc ma sát điểm);

- Neo bám dính (bám dính toàn thân hoặc bám dính điểm)

Ở đây neo ống hở dựa vào nguyên tắc đàn hồi của tấm thép có độ bền và khả năng đàn hồi cao được cuộn lại thành ống tròn hở

Khe hở giữa mép tấm thép là khoảng trống để khi

ống lắp vào lỗ khoan dịch chuyển

Về nguyên lý làm việc giữa neo với đá và khối

đá quanh đường lò:

Neo ống hở là một trong nhiều loại neo đang

được sử dụng phổ biến trên thế giới, neo ống hở

cũng làm việc theo các nguyên lý như các neo

về kỹ thuật như độ bền nén của thép, chiều dài và đường kính ống neo đáp

ứng các yêu cầu về khả năng mang tải, tính dễ thi công, sự thuận lợi trong trang bị máy móc phục vụ thi công dựa trên tay nghề và trình độ đội thợ, đặc biệt giá thành không cao

Neo ống hở (Split set bolt) khác với neo bám dính và neo ma sát khác ở khả năng mang tải Sự mang tải của neo ống hở dựa vào hệ số ma sát giưa ống thép và lực ma sát được tạo ra khi tấm thép bị uốn cong Do đó, tải trọng của neo liên quan đến chiều dài hay diện tích tiếp xúc giữa ống neo với thành

lỗ khoan neo Khe hở giữa hai mép tấm thép vì vậy đóng vai trò và có ý nghĩa quan trọng Theo qui chuẩn của Trung Quốc neo ống hở sử dụng tại khu Khe Tam mỏ Dương Huy có chiều rộng khe hở dao động từ 8-12mm, đường kính neo 421 mm, chiều dài toàn bộ neo 1600mm, trong đó chiều dài đoạn đầu neo được vát dạng hình công 40mm, chiều dày tấm đệm đuôi neo 20mm

Tải trọng neo phụ thuộc theo chiều dài được thí nghiệm và giới thiệu tại bảng (3)

Hiện nay, trên thế giới neo ống hở được sản xuất theo qui trình với các qui định chặt chẽ được đúc rút từ các kết quả thí nghiệm và thử nghiệm hiện trường Nhiều hãng như Jennmar; Minova; International Rollforms Inc v.v… đều sử dụng các loại thép tấm có độ bền nén 420MPa, độ bền kéo 480MPa khả năng dãn dài không lớn hơn 19% để sản xuất neo ống hở

Hình 1.10 Cấu tạo và các thông số neo ống hở

Tại hình 1.10 và bảng 1.2, bảng 1.3 Giới thiệu cấu tạo và kích thước của thanh neo ống của một số hãng trên thế giới

Kích thước và chất liệu vật liệu là những đặc điểm mang tính kỹ thuật mà mỗi hãng sản xuất đề xuất Thí dụ, hãng Jennmar sản xuất neo có đường kính 34,

41, 47mm trong khi đó hãng International Rollform Inc sản xuất neo ống đường kính ngoài 33, 39, 46mm

Bảng 1.2 Đặc điểm kỹ thuật của neo ống do hãng Jennmar giới thiệu

Đường kính lỗ khoan lắp neo 30-32mm 37-39mm 43-45mm

Bảng 1.3 Đặc tính kỹ thuật neo ống do hãng International Rollform Inc

sản xuất giới thiệu

vị

Ký hiệu FL-33 FL-35 FL-39 FL-46 Đường kính ngoài ống thân neo mm A 33 35 39 46 Đường kính trong mm B 11-16 15-19 14-19 21-23 Đường kính ngoài đoạn đầu neo mm C 30 30 30 41 Kích thước vành đầu ống neo

(chiều dày tấm tôn)

1.3.2 Kết cấu chống hỗn hợp neo ống hở với bê tông phun, neo ống hở với lưới thép

Công nghệ thi công các đường lò xây dựng cơ bàn và chuẩn bị sản xuất ở nước ta hiện nay chủ yếu vẫn sử dụng phương pháp phá đá bằng khoan nổ mìn Đất đá mỏ khu vực Quảng Ninh được các nhà địa chất xếp vào lạo cấu trúc nhịp điển hìn Tập lớp đá xếp chống lên nhau từ các hạt mịn đến thô dần theo các nhịp của quá trình hình thành than Khối đá bị phân chia bới các lớp và mặt lớp Do quá trình thành tạo núi, đất đá bị nâng lên hạ xuống làm thay đổi cấu tạo Nứt nẻ, uốn lượn, phay phá làm cho đá không còn nguyên trạng thái ban đầu Thi công đào lò bằng khoan nổ mìn,

đá bị phá vỡ không những chỉ trong đường lò mà quanh biên lò cùng bị ảnh hưởng gay nứt nẻ Nứt nẻ là nguyên nhân làm mất ổn định và gây nên những tách lớp, đá rơi vào đường lò khi chống chèn không kỹ Neo được chống giữa thành các vòng neo và hàng neo Giữa các hàng và các vòng là những khoáng cách nhất định Khoảng cách giữa các neo là các mẫu đá bị nứt nẻ Nếu không chèn kích các cục đá có thể bị mỏi , rơi vào đường lò gây nguy hiểm cho người và thiết bị hoạt động qua lại trong đường lò Để giữ cho đá bao quanh đường lò được chốgn neo an toàn và tăng mức độ ổn định người ta sử dụng chống giữ kết hợp giữa neo và bê tông phun hoặc neo với lưới thép B40 hoặc lưới thép hàn

Trong hầu hết các điều kiện đất đá, bê tông phun được sử dụng kết hợp với neo, đặc biệt là trong xây dựng ngầm dân dụng Cũng như vậy, trong xây dựng các công trình ngầm trong mỏ, bê tông phun có tác dụng gia cố bề mặt khối đá nằm giữa các neo

Chất lượng của lớp bê tông phun phụ thuộc vào loại vật liệu sử dụng trong hỗn hợp và thiết kế thành phần hỗn hợp trộn Ngoài ra nó còn phụ thuộc vào trình độ và kỹ năng của người thực hiện phun bê tông ở đây giới

thiệu một thiết kế thành phần hỗn hợp điển hình tính theo phần trăm trọng lượng khô:

mm đường kính 0,4#0,8 mm Chúng sẽ được thêm vào trong hỗn hợp bê tông phun theo các chỉ dẫn của nhà sản xuất

Ngoài ra, bê tông phun đông kết nhanh dưới tác dụng của phụ gia là một thành phần quan trọng trong việc bảo vệ lưới thép và kết cấu neo khi tiến hành khoan nổ mìn đào hầm Lớp bê tông phun sẽ bảo vệ thanh neo và lưới thép trước tác dụng của sóng nổ mìn và va đập của đất đá, tránh khả năng thanh neo, lưới thép bị áp lực kéo cong, xé rách khi nổ mìn

Có hai loại công nghệ bê tông phun cơ bản:

- Công nghệ phun bê tông phun khô

- Công nghệ phun bê tông phun ướt

Đối với bê tông phun khô, các thành phần trong hỗn hợp bê tông được trộn khô với nhau trước khi hoà với nước tại đầu vòi phun

Đối với bê tông phun ướt, các thành phần của nó cũng tương tự như đối với bê tông phun trộn khô, chỉ khác ở chỗ nước được trộn với các thành phần khác ngay tại thùng trộn còn tất cả các phụ gia được thêm vào trong

hỗn hợp tại đầu vòi phun Trong thực tế, phương pháp sử dụng bê tông phun khô thông thường được sử dụng nhiều nhất Nhược điểm của phương pháp phun khô là quá trình phun sẽ sinh ra rất nhiều bụi, gây ảnh hưởng đến sức khỏe người lao động

1.3.3 Chống hỗn hợp neo ống hở kết hợp với lưới thép

Có hai loại lưới thép thông thường được sử dụng kết hợp với neo đó là lưới thép liên kết kiểu mắt xích (chainlink) và lưới thép hàn

Lưới thép liên kết kiểu mắt xích có đặc tính rất linh hoạt và khoẻ Chúng thông thường được lắp đặt ngay sát gương đào để ngăn hiện tượng đá rơi hoặc tách vỡ các phiến đá mảnh tránh nguy hiểm cho người và thiết bị Lưới thép được liên kết với bề mặt đá nhờ các chốt hoặc neo đặt cách nhau từ 1-1,5m Các thanh chốt hay neo này có thể được bố trí tại khoảng giữa các kết cấu chống (khung thép v v ) hoặc giữa các neo gia cố đá Tuỳ thuộc vào khoảng cách giữa các điểm chốt giữ lưới, khả năng mang tải của lớp lưới thép kiểu mắt xích có thể thay đổi Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng với khoảng cách giữa các điểm chốt giữ 1,5 - 2,0m, khả năng mang tải của lưới thép vào khoảng xấp xỉ 2,5 T/m2 Mặc dù vậy, lưới thép kiểu mắt xích chỉ phù hợp cho neo trong lò than khi không phun bê tông, không phù hợp để sử dụng kết hợp với bê tông phun trong lò đá do chúng làm tăng lượng rơi khi phun bê tông và ngoài ra còn giảm tác dụng gia cố của lớp bê tông phun Hình 1.11 là loại lưới thép liên kết kiểu mắt xích

Hình 1.11 Lưới thép liên kết kiểu mắt xích Lưới thép hàn thường là những mảng lưới thép hình vuông hoặc hình chữ nhật và được hàn tại mỗi vị trí các cốt thép giao nhau Chúng được sử dụng để gia cố bề mặt khối đá nằm giữa các neo và gia cố cho lớp bê tông phun Lưới thép hàn có độ cứng lớn hơn so với lưới thép kiểu mắt xích và vì vậy chúng tỏ ra phù hợp hơn khi bảo vệ khối đá nằm giữa các neo Độ cứng chính là ưu điểm của lưới thép hàn so với lưới thép kiểu mắt xích Mặc dù vậy, chính độ cứng của lưới thép hàn cũng là một nhược điểm ở chỗ nó khó

có thể tiếp xúc tốt với một bề mặt khối đá khi lắp tấm đệm Thông thường trong lò đá chống neo kết hợp với bê tông phun người ta sử dụng lưới thép đường kính sợi 4,2 mm, kích thước mắt lưới 100mm

Hình 1.12 Lưới thép hàn 1.4 Nhận xét về điều kiện áp dụng của neo

Từ kết quả nghiên cứu tổng quan việc áp dụng các loại neo đển chống giữ trong các cong trình ngầm và mỏ trên thế giớ và trong nước có thể rút ra một

Neo ống hở (Split set bolt) là loại neo mang tải tức thời ngay sau khi lắp đặt neo, ổn định về tải trọng, bền vững trong môi trường mỏ hầm lò đặc biệt

môi trường nước mỏ có độ pH thấp, tính ăn mòn kim loại cao neo có kết cấu vững chắc, thi công thuận lợi, không yêu cầu thiết bị, vật liệu neo phức tạp

Là một loại kết cấu chống giữ tích cực, neo ống hở có thể góp phần nâng cao năng suất lao động do tính cơ giới hoá và tự động trong lắp ráp cao Chi phí đào, chống thấp (giảm khoảng 24-25% giá thành) so với chống giữ bằng

vì chống thông thường sử dụng thiết bị thi công đào lò thông dụng nên giá thành của một mét lò đào chống giữ bằng neo bê tông-ống hở chỉ bằng 75%

so với đường lò chống giữ bằng vì chống thép hình (theo đơn giá năm 1996 [1] giá thành chống neo ống hở và bê tông phun ) 3.338.016,75 đ/ m / 4.400.190,75 đ/m Vì thế đề tài luận văn lựa chọn neo ống hở (split set bolt)

để nghiên cứu và áp dụng vào thực tế sản xuất mỏ

CHƯƠNG 2

HỆ THỐNG CÁC ĐƯỜNG LÒ XUYÊN VỈA CỦA MỎ THAN MẠO KHÊ, ĐIỀU KIỆN ĐỊA CHẤT VÀ HIỆN TRẠNG SỬ DỤNG

KẾT CẤU CHỐNG 2.1 Mỏ than Mạo Khê và các đặc điểm chung về địa chất

Ranh giới quản lý mỏ than Mạo Khê được xác định trên cơ sở:

- Ranh giới mỏ được giới hạn bởi các mốc ranh giới theo hệ tọa độ Nhà nước 1972, kinh tuyến trục 1080, múi chiếu 30 Chi tiết xem trên bảng 2.01

- Ranh giới mỏ được giới hạn bởi các mốc ranh giới theo Hệ tọa độ Quốc gia VN-2000, kinh tuyến trục 107045’, múi chiếu 30 Chi tiết xem trên bảng 2.2

Bảng 2.1 Ranh giới mỏ theo hệ tọa độ nhà nước 1972 [1]

Bảng 2.2 Ranh giới mỏ theo hệ tọa độ quốc gia VN -2000 [1]

STT

khai thác (m)

Diện tích

mỏ (km2) Tên mốc

1 MK.1 2332339,672 377549,339

LV đến mức cao -400m

2.1.2 Địa hình, sông suối và giao thông

Địa hình khu mỏ than Mạo Khê dạng địa hình đồi, núi thấp bị bào mòn kéo dài theo hướng Đông - Tây Phía Bắc, Tây, Nam mỏ Mạo Khê địa hình tương đối bằng phẳng, thấp thuộc vùng đồng ruộng sông Trung Lương và đồng bằng sông Đá Bạch Độ cao mặt địa hình từ +15m đến +500m, điểm cao nhất là đỉnh núi Cao Bằng (T.IX) Do đặc điểm khu mỏ được khai thác bằng phương pháp hầm lò, nên cơ bản địa hình vẫn giữ được dạng nguyên thuỷ Tuy nhiên, những năm gần đây các đầu lộ vỉa được tiến hành khai thác tận thu

lộ vỉa, nên bề mặt địa hình bị san, gạt có dạng lồi, lõm do các mong khai thác

lộ vỉa

Khí hậu khu mỏ thuộc vùng nhiệt đới, gió mùa có độ ẩm cao, chia làm hai mùa rõ rệt Mùa mưa kéo dài từ tháng 4 tới tháng 10, lượng mưa nhiều nhất là tháng 8 tháng 9 Tháng 8 năm 1973 lượng mưa cao nhất trong ngày

lên tới 374,90 mm Mưa nhiều, gây ngập lụt ở khu mỏ thường đến độ cao +31m, thời gian ngập lụt kéo dài chừng 2-3 ngày Lượng nước mưa được thoát ra biển, chủ yếu bằng hệ thống suối theo phương vỉa, đổ ra sông Đá Bạc Mùa khô kéo dài từ tháng 11 năm trước tới tháng 3 năm sau

Nhiệt độ cũng thay đổi theo mùa, mùa hè nhiệt độ lên đến 370C -380C (tháng 7, 8 hàng năm), mùa Đông nhiệt độ thấp thường từ 80C đến 150C, đôi khi xuống 20C đến 30C

Đặc điểm dân cư, kinh tế xã hội: Huyện Đông Triều có diện tích 397km2, dân số khoảng 150.000 người Dân cư huyện Đông Triều chủ yếu là dân tộc Kinh, chiếm khoảng 98% dân số toàn huyện, 2% còn lại là các dân tộc Hoa, Tày, Sán Dìu, Dao Kinh tế của Đông Triều chủ yếu là nông - lâm - tiểu thủ công nghiệp Sản lượng lương thực của huyện chiếm 1/4 sản lượng lương thực toàn tỉnh Hiện nay, huyện đang tập trung đưa những giống cây có hiệu quả kinh tế như: vải thiều, dâu (nuôi tằm) về trồng Ngành tiểu thủ công nghiệp sản xuất gốm sứ Đông Triều rất phát triển Trên địa bàn huyện Đông Triều có nhiều di tích lịch sử và danh thắng được xếp hạng Quốc gia (khu đền và lăng mộ nhà Trần, chùa Quỳnh Lâm, chùa Bắc Mã ), ngoài ra còn

có chùa Hồ Thiên; đền thờ An Sinh vương Trần Liễu; thắng cảnh núi Con Mèo và đặc biệt có địa danh Miếu Mỏ mốc đánh dấu sự ra đời của ngành

mỏ Việt Nam

Khu mỏ than Mạo Khê nằm sát ngay thị trấn Mạo Khê, bên kia sông

Đá Bạc là nhà máy xi măng Hoàng Thạch Khu mỏ có vị trí giao thông rất thuận lợi, đường 18 nối liền khu mỏ với các tỉnh Hải Dương, Hải Phòng và thủ đô Hà Nội Đường sắt nối liền khu mỏ đi Hà Nội và thành phố Hạ Long

2.1.3 Khí hậu

Khu mỏ nằm trong vùng ven biển nhiệt đới gió mùa Một năm chia hai mùa

Mùa mưa từ tháng 4 đến tháng 10, lượng mưa chiếm 80% lượng mưa

cả năm, mùa có lượng mưa ngày lớn nhất lên tới hơn 200mm Lượng mưa cả năm lớn nhất đạt 226.3mm vào ngày 20/8/1981(Trạm khí tượng Mạo Khê), nhiệt độ không khí trung bình ngày 27ºC, nhiệt độ không khí trung bình đêm 18ºC, độ ẩm không khí 80%, hướng gió chính là Đông và Đông Nam Đặc điểm của mùa là nóng ẩm

Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau, lượng mưa ít có tháng không mưa, nhiệt độ không khí trung bình ngày 20ºC, nhiệt độ không khí trung bình đêm 11ºC, độ ẩm không khí 60%, hướng gió chính Bắc và Đông Bắc Đặc điểm của mùa là khô hanh, lạnh

Nhiệt độ cũng thay đổi theo mùa, mùa hè nhiệt độ lên đến 37ºC -38ºC (tháng 7, 8 hàng năm) mùa Đông nhiệt độ thấp thường từ 8ºC đến 15ºC

2.2 Hệ thống các đường lò xuyên vỉa mỏ than Mạo Khê và hiện trạng kết cấu chống

2.2.1 Hệ thống các đường lò xuyên vỉa của mỏ than Mạo Khê

Dự án “Khai thác hầm lò xuống sâu dưới mức -150 mỏ than Mạo Khê”

sử dụng phương án khai thông từ mức -150 ÷-400 thành 3 phân tầng, với chiều cao mỗi tầng từ 80÷85m

- Tầng 1: Từ -150 ÷ -230

- Tầng 2: Từ -230 ÷ -315

- Tầng 3: Từ -315 ÷ -400

Các đường lò xuyên vỉa của mỏ được mở tại các mức 230, 315 và

-400 gồm có: Lò xuyên vỉa -80 có chiều dài 1525m, Lò xuyên vỉa Tây Bắc I mức -230 có chiều dài 1395m, Lò xuyên vỉa Tây Bắc II mức -230 có chiều dài 1060m, Lò xuyên vỉa Tây Nam I mức -230 có chiều dài 560m… và một loạt các lò dọc vỉa đá khác nữa [1] Các đường lò này được mở theo hướng Bắc, Tây Bắc – Nam, Đông Nam, đi xuyên qua các đứt gãy FA và FC nhằm

hạn chế tối đa việc đào lò chuẩn bị qua các phay, đứt gãy trong khu vực

Lß xuyªn vØa T©y Nam I møc -230, L=560m

Lß xuyªn vØa T©y B¾c II

Lß xuyªn vØa T©y B¾c I møc -230, L=1395m

Lß xuyªn vØa T©y B¾c I møc -220, L=1525m

2.2.2 Các kết cấu chống áp dụng ở mỏ Mạo Khê – tình trạng sau khi lắp dựng

Hiện nay mỏ Mạo Khê đang sử dụng khung chống thép lòng máng hình vòm làm kết cấu chống chủ đạo, áp dụng cho hầu hết các đường lò xây dựng

cơ bản và lò chuẩn bị Việc sử dụng kết cấu neo để chống giữ hiện còn rất hạn chế Năm 2012, Công ty than Mạo Khê mới chỉ cho triển khai chống lò bằng neo bê tông cốt thép với tổng chiều dài thực hiện là 147m lò-một con số rất khiêm tốn [10]

Với các đường lò sử dụng khung chống thép lòng máng hình vòm, đường lò sau khi chống đạt được đúng tiết diện theo thiết kế Tuy nhiên, sau một thời gian làm việc, một số vị trí có nước ngầm chảy ra, khung chống thép

bị ảnh hưởng của môi trường nước mỏ, bị ăn mòn và gỉ sét Các khớp nối khung chống bị ăn mòn, tại một số khớp nối đó bị đứt gông nối do áp lực đất

đá, gây nguy hiểm cho người và thiết bị trong mỏ Những vị trí đó phải tiến hành gia cố khung chống Hơn nữa, khi các xuyên vỉa ngày càng đi sâu vào phía trong các vỉa than, với khối lượng vận chuyển vật liệu chống cho mỗi mét lò khoảng 300kg thép làm khung chống [1], việc vận chuyển vật liệu chống ngày càng chiếm nhiều thời gian

* Kết cấu chống khung thép tại mỏ than Mạo Khê:

Ưu điểm:

- Là kết cấu chống đã có từ lâu nên đa phần công nhân đều thành thạo lắp đặt, sử dụng

- Là kết cấu chống linh hoạt Có khả năng làm việc ngay sau khi lắp đặt

và có khả năng lún khi áp lực tăng đột biến

lòng máng hình vòm cao hơn so với chống bằng kết cấu neo chất dẻo cốt thép Giá thành của kết cấu chống khung thép lòng máng hình vòm cao hơn giá thành của neo ống hở bê tông phun từ 2÷6 triệu/ mét lò [10]

- Kết cấu chống không được bảo vệ bề mặt nên bị ăn mòn theo thời gian Tốc độ ăn mòn khá nhanh Có thể không đảm bảo yêu cầu làm việc sau một thời gian sử dụng

Tại các vị trí chống lò bằng neo bê tông cốt thép, cho đến nay tiết diện đường lò đảm bảo như với thiết kế Kết quả này có thể do kết cấu neo đã phát huy được hiệu quả gia cố khối đá, cụ thể tăng khả năng nhận tải và giảm khả năng biến dạng của tổ hợp khối đá-neo Tuy nhiên do kỹ thuật thi công neo bê tông cốt thép chưa cao nên tiến độ thi công còn rất chậm Nguyên nhân chủ yếu là ở khâu bơm bê tông vào lỗ neo

2.3 Đặc điểm chung về điều kiện địa chất quanh các đường lò xuyên vỉa

2.3.1 Điều kiện địa chất thủy văn

Khu mỏ nằm trong vùng ven biển nhiệt đới gió mùa Một năm chia hai mùa

+ Mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 10, lượng mưa chiếm 80% lượng mưa

cả năm, tháng có lượng mưa ngày lớn nhất là tháng 8 năm 2005, lượng mưa lên tới gần 200mm Nhiệt độ không khí trung bình ngày 270C, nhiệt độ không khí trung bình đêm 180C, độ ẩm không khí 80%, hướng gió chính là Đông và Đông Nam Đặc điểm của mùa là nóng ẩm

+ Mùa khô từ tháng 11 đến tháng 4 năm sau, lượng mưa ít có tháng không mưa, thỉnh thoảng tháng cá biệt lượng mưa lên đến 133mm tại tháng

11 năm 2005 Nhiệt độ không khí trung bình ngày 200C, nhiệt độ không khí trung bình đêm110C, độ ẩm không khí 60%, hướng gió chính Bắc và Đông Bắc Đặc điểm của mùa là khô hanh, lạnh

Từ năm 2004 đến năm 2014, phòng Trắc địa - Địa chất công ty Than Mạo Khê đã tiến hành đo lượng nước mưa từng tháng, giá trị mưa trung bình ngày và giá trị lớn nhất được thống kê tại bảng phía dưới