Nghiên cứu giải pháp cải tiến phương án đào chống các ngã ba tại sân ga giếng phụ mức -230 mỏ than Mạo Khê

Các ngã ba ở sân ga giếng phụ mức -230 là những công trình hầm lò có tiết diện lớn, tiết diện không đồng đều, được xây dựng trong các lớp đá từ tương đối ổn định đến rất ổn định như là các lớp cát kết, bột kết và sạn kết, có hệ số kiên cố trong phạm vi f = 6÷8 hoặc 8÷10, tính phân lớp từ mỏng, trung bình đến dày. Bài viết trình bày nghiên cứu giải pháp cải tiến phương án đào chống các ngã ba tại sân ga giếng phụ mức -230 mỏ than Mạo Khê.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu giải pháp cải tiến phương án đào chống các ngã ba tại sân ga giếng phụ mức -230 mỏ than Mạo Khê TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH Nghiên cứu giải pháp cải tiến phƣơng án đào chống các ngã ba tại sân ga giếng phụ mức -230 mỏ than Mạo Khê Đỗ Xuân Huỳnh1,*, Trƣơng Trọng Nghĩa2 1 Trường Đại học Công nghiệp Quảng Ninh 2 Công ty Cổ phần 397- Tổng Công ty Đông Bắc * E-mail: huynh.xd42@gmail.com Tóm tắt: Các ngã ba ở sân ga giếng phụ mức -230 là những công trình hầm lò có tiết diện lớn, tiết diện không đồng đều, được xây dựng trong các lớp đá từ tương đối ổn định đến rất ổn định như là các lớp cát kết, bột kết và sạn kết, có hệ số kiên cố trong phạm vi f = 6÷8 hoặc 8÷10, tính phân lớp từ mỏng, trung bình đến dày. Phương pháp đào chống ngã ba tại các mỏ than nước ta hiện nay thường sử dụng là đào lò dẫn tiết diện nhỏ dạng hình vòm, chống giữ tạm bằng vì thép lòng máng, sau đó chống xén mở rộng đến tiết diện thiết kế. Phương pháp này thường có mức độ an toàn cao nhưng tốc độ thi công chậm, lãng phí vật liệu như vì chống, chèn lò, việc nổ mìn xén lò tương đối phức tạp, hệ số thừa tiết diện lớn. Do đó cần nghiên cứu giải pháp khác để cải tiến nhằm khắc phục một số nhược điểm của phương pháp truyền thống này. Căn cứ theo điều kiện thiết bị, nhân lực, điều kiện địa chất, kỹ thuật hiện tại của nhà thầu Trung Quốc, tác giả đề xuất và áp dụng phương án đào chống ngã ba cải tiến nhằm cải thiện một số chỉ số cơ bản như tốc độ đào lò, hệ số thừa tiết diện, chỉ tiêu sử dụng thuốc nổ để góp phần nâng cao năng suất, hiệu quả thi công. Trong thực tế, phương án đào ngã ba cải tiến cần được mở rộng hơn phạm vi áp dụng thực nghiệm, biến đổi linh hoạt để phù hợp được với sức khỏe và trình độ thi công của công nhân Việt Nam, sử dụng đa dạng thiết bị, phù hợp với nhiều dạng ngã ba có kích thước và đào trong đất đá khác nhau. Từ khoá: Sân ga, giếng phụ, ngã ba, lò dẫn, xén mở rộng, bê tông lưu vì 1. GIỚI THIỆU Các ngã ba của đường lò sân ga chân giếng phụ mức -230 của Mỏ than Mạo Khê được thiết kế xây dựng trong khu vực khối đá tương đối ổn định, đa số được đào trong các lớp đá có hệ số kiên cố f = 6÷ 8 và 8÷ 10, như là các lớp đá cát sạn kết, bột kết [2,3]. Để phục vụ cho việc khai thác than ở mức -230 có sản lượng lớn, sử dụng lâu dài nên các ngã ba có kích thước rộng rãi, với diện tích tiết diện lớn nhất có thể đạt tới trên 40m2, chiều rộng đạt tới 10m và chiều cao đạt tới 5m. Khác với các đường lò tiết diện lớn thông thường, các ngã ba có kích thước tiết diện thay đổi theo chiều dài, đào xuyên qua nhiều lớp đá có tính chất khác nhau, chiều dài ngã ba thường chỉ từ 20 đến 30 mét. Theo thiết kế của hệ thống đường lò ga sân giếng phụ mức -230 mỏ than Mạo Khê thì, các ngã ba được chống giữ cố định thường bằng vì thép lòng máng SVP-27, nếu gặp phải lớp đá đá yếu thì được đổ bê tông lưu vì (bê tông cốt cứng). Do vậy mà việc thi công đào chống các ngã ba thường bị kéo dài về thời gian, chi phí phát sinh tăng cao, dễ xảy ra mất an toàn. Theo kinh nghiệm thực tế cho thấy, các phương pháp đào chống ngã ba thường là: Đào lò dẫn tiêt diện nhỏ hết toàn bộ chiều dài ngã ba sau đó xén mở rộng đến tiết diện thiết kế; đào toàn tiết diện, đào đến đâu chống giữ tạm đến đó, sau khi chống tạm hết chiều dài ngã ba thì dừng lại để chống giữ cố định; chia gương đào từng phần. Đào lò dẫn sau đó xén mở rộng là phương pháp được áp dụng chủ yếu ở các mỏ than nước ta, phương pháp này tuy an toàn nhưng tốc độ thi công thấp, lãng phí vật liệu chống giữ. Đào toàn tiết diện là phương pháp được áp dụng phổ biến ở các nước có công nghệ đào lò tiên 38 Kỷ yếu Hội nghị KHCN lần 7, tháng 5/2022 TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH tiến như Nga, Châu Âu, phương pháp này có sơ đồ đơn giản, tốc độ thi công cao nhưng đòi hỏi đầu tư công nghệ thi công hiện đại, năng suất cao, rất khó áp dụng ở các mỏ than tại Việt Nam. Phương pháp chia gương đào từng phần tiết diện có sơ đồ phức tạp, thường áp dụng cho các đường hầm, đường lò tiết diện lớn và rất lớn, phù hợp với việc vận chuyển bằng ô tô, máy xúc tự hành. Nếu vận chuyển trên đường ray thì tương đối khó khăn do phải luân chuyển đường ray nhiều lần. Do đó việc cải tiến phương án đào ngã ba để phù hợp hơn với sức khỏe, trình độ công nhân và tối ưu khả năng vận hành của thiêt bị là vấn đề cần nghiên cứu. 2. CƠ SỞ LÝ THUYẾT/PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Các phƣơng pháp đào ngã ba áp dụng phổ biến trong và ngoài nƣớc. Trên thực tế, ngã ba của các đường lò xây dựng cơ bản trong mỏ thường được coi như một đoạn lò tiết diện lớn, cho nên việc đào chống ngã ba cũng có thể áp dụng các phương án đào chống đường lò tiết diện lớn thông thường. Do tiết diện ngang của ngã ba thay đổi theo chiều dài của nó nên việc sử dụng các phương án đào lò thông thường sẽ không mang lại được tốc độ cao, hệ số thừa tiết diện lớn, chi phí cao. Hiện nay, các ngã ba thường được tiến thi công theo các phương pháp dưới đây: 2.1.1. Phương pháp đào toàn tiết diện [4,5 ] Theo phương pháp này, để gương ngã ba tiến được một chu kỳ, thì toàn bộ tiết diện đường lò được đào đồng thời một lượt. Phương pháp đào áp dụng phổ biến là khoan nổ mìn. Khi đó toàn bộ gương lò sẽ được khoan, nạp và nổ mìn đồng loạt. Do tiết diện lớn nên lượng thuốc nổ sử dụng trong một chu kỳ lớn dễ gây chấn động mạnh làm ảnh hưởng đến kết cấu chống, đá văng xa gây mất an toàn nên có thể áp dụng phương pháp nổ mìn vi sai tạo biên vừa để đảm bảo an toàn vừa góp phần nâng cao hiệu quả nổ mìn. Việc thi công đào chống lò thường được tiến hành theo chu kỳ nối tiếp, song song hoặc hỗn hợp trên từng đoạn của ngã ba hoặc trên toàn bộ ngã. Công các thi công đào chố ...