Nghiên cứu ảnh hưởng tham số kết cấu chống đến ứng xử cơ học của đường lò phía dưới bãi thải bề mặt mỏ vùng than Quảng Ninh

Mục tiêu của nghiên cứu này là làm nổi bật ảnh hưởng tham số kết cấu chống đến ứng xử cơ học của đường lò phía dưới bãi thải bề mặt mỏ vùng than Quảng Ninh. Với việc thay đổi các tham số kết cấu chống, trong các nghiên cứu điển hình là chiều dài, mật độ của neo ngắn CDCT và neo cáp dài cho thấy ảnh hưởng lớn đến ứng xử của đường lò (thông qua các thông số ứng suất, chuẩn bị, hệ số an toàn và vùng phá hủy xung quanh đường lò) ứng với từng trường hợp, từ đó lựa chọn phương án chống giữ phù hợp nhất. Kết quả mô phỏng sẽ giúp các đơn vị tư vấn và thi công tính toán được áp lực đất đá tác động lên các hầm nằm dưới bãi thải của mỏ.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu ảnh hưởng tham số kết cấu chống đến ứng xử cơ học của đường lò phía dưới bãi thải bề mặt mỏ vùng than Quảng Ninh358 NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG THAM SỐ KẾT CẤU CHỐNG ĐẾN ỨNG XỬ CƠ HỌC CỦA ĐƢỜNG LÒ PHÍA DƢỚI BÃI THẢI BỀ MẶT MỎ VÙNG THAN QUẢNG NINH Nguyễn Hữu Sà1, Đặng Văn Kiên2,, Đào Viết Đoàn2, Ngô Đức Quyền3 1 Trường Đại học Bà Rịa - Vũng Tàu; 2Trường Đại học Mỏ - Địa chất 3 Công ty Cổ phần Tư vấn đầu tư Mỏ và Công nghiệp - Vinamcomin *Tác giả chịu trách nhiệm: dangvankien@humg.edu.vnTóm tắt Ngày nay, nhiều mỏ hầm lò ở vùng than Quảng Ninh, Việt Nam đang khai thác xuống sâu vànằm dưới khu bãi thải của mỏ như mỏ than Khe Chàm II, Mông Dương, Mạo Khê… Nhiều bãithải mỏ đã đổ thải với độ cao 100 - 300 m, đặc biệt có nơi đến 400 m. Áp lực đất đá do trọnglượng khối đất đá của bãi thải mỏ. Áp lực khối đá do trọng lượng của khối đá trong bãi thải mỏkhai thác được coi là áp lực tạo ra do hình thành từ quá trình đổ đất đá, và là một phần áp lực tácdụng lên các đường lò nằm dưới bãi thải mỏ khai thác. Bài báo trình bày hiện trạng bãi thải mỏvà kết cấu chống giữ các đường lò nằm bên dưới bãi thải mỏ vùng Cẩm Phả, Quảng Ninh và hiệntrạng của bãi thải mỏ Bằng Nâu, khu đổ thải của mỏ than Khe Chàm II. Các nghiên cứu đượcthực hiện thông qua việc sử dụng phần mềm Phase2 để tạo ra các mô hình mô phỏng với bãi thảikhai thác mỏ nhằm nghiên cứu trạng thái ứng suất chính trong khối đá. Mục tiêu của nghiên cứunày là làm nổi bật ảnh hưởng tham số kết cấu chống đến ứng xử cơ học của đường lò phía dướibãi thải bề mặt mỏ vùng than Quảng Ninh. Với việc thay đổi các tham số kết cấu chống, trongcác nghiên cứu điển hình là chiều dài, mật độ của neo ngắn CDCT và neo cáp dài cho thấy ảnhhưởng lớn đến ứng xử của đường lò (thông qua các thông số ứng suất, chuẩn bị, hệ số an toàn vàvùng phá hủy xung quanh đường lò) ứng với từng trường hợp, từ đó lựa chọn phương án chốnggiữ phù hợp nhất. Kết quả mô phỏng sẽ giúp các đơn vị tư vấn và thi công tính toán được áp lựcđất đá tác động lên các hầm nằm dưới bãi thải của mỏ.Từ khóa: áp lực mỏ; kết cấu chống; bãi thải mặt mỏ; ứng xử kết cấu chống; chuyển vị.1. Đặt vấn đề Trung bình mỗi năm toàn Tập đoàn Công nghiệp Than Khoáng sản Việt Nam (TKV) đổ thảikhoảng 200 triệu m3 đất đá thải, trong đó khoảng 57% khối lượng đổ thải tại các bãi thải ngoài,các bãi thải tiếp tục được đổ lên cao và mở rộng. Đến nay, nhiều bãi thải như: Đông Cao Sơn,Chính Bắc, Bàng Nâu, Núi Béo, Cọc Sáu,... đã đổ với khối lượng tới hàng trăm triệu m3 đất đá,chiều cao bãi thải tới vài trăm mét, số lượng tầng thải nhiều. Trong những năm tới, khối lượngđất bóc các mỏ than, khoáng sản lộ thiên tăng từ 10 - 60 triệu m3/năm (Viện Khoa học Côngnghệ Mỏ, 2016). Không giống như thế giới, vấn đề tồn tại của ngành than liên quan đến bãi thảihiện nay do công tác quy hoạch bãi thải không được chú ý sớm, một số bãi thải nằm ngay trênkhu vực khai thác (Khe Chàm II-IV); dự án khai thác bằng giếng đứng (Công ty than MạoKhê)… Chẳng hạn như cuối năm 2020, trong vùng Cẩm Phả có khoảng 16 mỏ và công trườngkhai thác than lộ thiên hoạt động. Sản lượng than khai thác từ 14 - 16 triệu tấn/năm, tương ứngkhối lượng đất đá bóc từ 180 - 200 triệu m3/năm, trong đó nhiều bãi thải nằm trực tiếp trên cáckhu vực khai thác phía dưới. Từ thực tế sản xuất tại mỏ than Thống Nhất, mỏ than Mông Dương và đặc biệt là tại mỏ thanKhe Chàm III cho thấy có những ảnh hưởng lớn của bãi thải mỏ đến độ ổn định của các đường lòphía dưới. Năm 2019, Công ty than Khe Chàm III tập trung khai thác chính tại vỉa 14.5 có điềukiện địa chất công trình và điều kiện địa chất thủy văn phức tạp, than mềm yếu, áp lực mỏ lớn doảnh hưởng của các tầng khai thác phía trên bị phá hủy và bãi thải Bàng Nâu phía trên. Công tythan Khe Chàm phải tạm dừng 04 công trường khai thác kết hợp với 3 công trường đào lò để tậptrung nhân lực chống xén các đường lò bị nén, giảm tiết diện để duy trì phục vụ sản xuất nhằm . 359đảm bảo an toàn và cải thiện điều kiện làm việc cho người lao động. Việc khai thác do vậy gặpnhiều khó khăn, vướng mắc gây ảnh hưởng trực tiếp đến sản lượng của công ty. Sản lượng khaithác của lò chợ giá xích trong năm dự kiến chỉ đạt từ 130.000 - 160.000 tấn/năm. Ngoài cácnguyên nhân trên còn do các lò chợ khai thác tại khu vực vỉa 14.5 có điều kiện địa chất, thủy vănphức tạp, nước chảy với lưu lượng (10 - 50) m3. Áp lực mỏ lớn dẫn đến các đường lò dọc vỉathường xuyên bị nén giảm tiết diện gây khó khăn trong công tác thông gió, vận tải, đi lại và vậnchuyển vận liệu phục vụ khai thác (số lượng vật tư chuyển trong 1 chuyến chỉ bẳng 50% so vớiđiều kiện bình thường). Việc khảo sát cũng cho thấy than của vỉa 14.5 mềm yếu, trong khi áp lựcmỏ lớn làm nén ...