Ảnh hưởng độ sâu đặt đường hầm tới ổn định của nóc hầm có chứa lớp đá kẹp mềm

Để giảm thiểu rủi ro, ngăn ngừa sự cố trên xảy ra, bài viết thông qua phần mềm Flac3D xây dựng mô hình khảo sát quá trình biến dạng và phá hủy của nóc hầm dạng hình vòm bán nguyệt có và không có lớp đá kẹp mềm với độ sâu đặt đường hầm tăng 200m đến 700m.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Ảnh hưởng độ sâu đặt đường hầm tới ổn định của nóc hầm có chứa lớp đá kẹp mềmĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH Ảnh hưởng độ sâu đặt đường hầm tới ổn định của nóc hầm có chứa lớp đá kẹp mềm Vũ Đức Quyết Khoa Mỏ và Công trình, Đại học Công nghiệp Quảng Ninh * Email: quyetvu1980@gmail.com Tel: +84787399888 Tóm tắt Từ khóa: Khi nóc hầm có xen kẽ lớp đá kẹp mềm có ảnh hưởng rất lớn đến ổn Biến dạng; độ sâu đặt định của nóc hầm. Đặc biệt khi đường hầm nằm ở độ sâu càng lớn thì đường hầm;đá kẹp mềm; nguy cơ mất ổn định của nóc hầm càng mãnh liệt, rất dễ xảy ra sập hầm. phá hủy; ổn đinh Để giảm thiểu rủi ro, ngăn ngừa sự cố trên xảy ra, bài báo thông qua phần mềm Flac3D xây dựng mô hình khảo sát quá trình biến dạng và phá hủy của nóc hầm dạng hình vòm bán nguyệt có và không có lớp đá kẹp mềm với độ sâu đặt đường hầm tăng 200m đến 700m. Kết quả cho thấy, khi nóc có lớp đá kẹp mềm biến dạng và phá hủy của nóc hầm tăng mãnh liệt khi độ sâu khai thác >300m, mức độ ảnh hưởng lớn hơn rất nhiều so với nóc không có lớp đá kẹp mềm. Keywords: Abstract1. ĐẶT VẤN ĐỀ Mô hình thiết lập gồm 5 lớp đá và than với Độ sâu đặt đường hầm vốn có ảnh hưởng các tham số đầu vào thể hiện ở bảng 1, với kíchrất lớn đối với ổn định của đường hầm, do khi thước chiều rộng 40m, cao 40m và dày 1.0m,độ sâu đặt đường hầm càng lớn thì ứng suất đường hầm được bố trí ở giữa mô hình với hìnhnguyên sinh càng lớn làm gia tăng biến dạng và dạng tiết diện ngang là vòm bán nguyệt tườngphá hủy của đường hầm, nguy cơ mất ổn định thẳng, chiều rộng 3.3m, chiều cao 2.8m (hìnhđường hầm tăng cao[1, 2, 3]. Mặt khác, khi nóc 1). Mô hình tính toán được xây dựng bằng phầnhầm bị phân lớp hoặc có lớp đá kẹp mềm sẽ mềm Flac3d [7], với điều kiện mặt trên mô hìnhlàm cho nguy cơ tách lớp và mất ổn định của đá đặt tải trọng phân bố đều có giá trị bằng tảivách ngày càng gia tăng [5, 6], độ dày của lớp trọng của lớp đất đá phía trên đè nén xuốngđá kẹp mềm và khoảng cách của chúng tới nóc (z), mặt dưới và hai bên hông mô hình được cốhầm có ảnh hưởng rất lớn đến biến dạng và phá định chặt, chịu áp lực ngang (x, y) tác dụng.hủy của đường hầm [4]. Khi xuất hiện mộttrong hai trường hợp trên khiến cho việc duy trì Trạng thái ứng suất nguyên sinh được tínhđộ ổn định nóc hầm khó khăn hơn. Đặc biệt khi toán như sau: z=.H; x=y=.zxuất hiện đồng thời cả hai trường hợp trên nguy Trong đó: - Trọng lượng thể tích, kg/m3;cơ sập đổ càng lớn, việc duy trì ổn định nóc H- Chiều sâu bố trí mô hình, m; - Hệ số áp lựchầm rất khó khăn. Để giảm thiểu nguy cơ sập ngang, =/(1-); - Hệ số Poát-xông của than;hầm cần phải đánh giá được mức độ ảnh hưởng z- Ứng suất khối đá theo phương trục Z (thẳngcủa chúng đối với biến dạng và phá hủy của nóc đứng), MPa; x, y- Ứng suất trong khối đáhầm. Từ đó làm căn cứ để đề xuất ra giải pháp theo phương nằm ngang (phương trục X và trụckỹ thuật hợp lý nhằm giữ ổn định cho đườnghầm. Trong bài báo, tác giả đã sử dụng phần Y), MPa.mềm Flac3D để đánh giá ảnh hưởng độ sâu bốtrí đường hầm tới ổn định của nóc hầm có chứalớp đá kẹp mềm.2. MÔ HÌNH VÀ NỘI DUNG TÍNH TOÁN2.1. Xây dựng mô hình tính toán 85 * HNKHCN Lần VI tháng 05/2020ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH Bảng 1. Các tham số cơ học của các lớp đá [4] Chiều Mô đun Hệ số Lực Góc ma Độ bền TT Lớp đá dày, đàn hồi poission dính kết sát trong kéo k, m E, GPa C, MPa , độ MPa 1 Vách cơ bản 120 4.52 0.23 5.2 45 6.00 2 Vách trực tiếp 13 2.30 0.29 4.0 40 3.50 3 Lớp đá kẹp mềm 0.3 0.14 0.38 0.4 28 0.25 4 Vỉa than 3.2 0.76 0.32 1.6 33 2.00 5 Trụ trực tiếp 17 2.88 0.27 5.2 44 4.50 a) b) Hình 1. Sơ đồ mặt cắt ngang mô hình bài toán2.2. Nội dung nghiên cứu 3. ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG ĐỘ SÂU Để đánh giả ảnh hưởng độ sâu đặt ĐẶT ĐƯỜNG HẦM ĐẾN BIẾN DẠNGđường hầm đến độ ổn định của nóc hầm cólớp đá kẹp mềm, bài báo xây dựng hai mô VÀ PHÁ HỦY NÓC HẦM KHI CÓ LỚPhình có và không có lớp đá kẹp mềm để so ĐÁ KẸP MỀMsánh. Lớp đá kẹp mềm được lựa chọn với 3.1. Ảnh hưởng độ sâu đặt đường hầm đếnchiều dày bằng 30 cm, nằm cách nóc lò 0,5m. biến dạng của đường hầmTiến hành khảo sát với độ sâu đặt đường hầm Hình 2 thể hiện chuyển vị của nóc hầmtăng từ 200m đến 700m. ...