Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Trong cơ cấu năng lượng quốc gia, ngành khai thác than giữ vai trò thiết yếu phục vụ công nghiệp hóa và bảo đảm an ninh năng lượng. Cùng với quá trình khai thác kéo dài, tài nguyên than tại các tầng nông dần cạn kiệt, buộc các đơn vị sản xuất phải mở rộng phạm vi khai thác xuống các mức sâu hơn. Để chuẩn bị diện tích khai thác và duy trì sản lượng ổn định, công tác đào và chống giữ các công trình đường lò chuẩn bị, đường lò kiến thiết cơ bản là nhiệm vụ kỹ thuật mang tính tiên quyết.

Đồ án tốt nghiệp "Thiết kế tổ chức thi công đoạn đường lò xuyên vỉa mức -150 Công ty than Mạo Khê" do sinh viên Lê Đức Anh (lớp Xây dựng Công trình ngầm và Mỏ K56, Trường Đại học Mỏ – Địa chất) thực hiện dưới sự hướng dẫn của thầy giáo Đào Văn Canh, phối hợp với Công ty TNHH MTV than Mạo Khê - TKV.

Nhiệm vụ nghiên cứu và thiết kế của đồ án được xác lập qua 4 nội dung trọng tâm:

  1. Khảo sát, tổng hợp điều kiện tự nhiên, địa chất công trình, địa chất thủy văn và đặc điểm khí mỏ tại mỏ than Mạo Khê.
  2. Thiết kế kỹ thuật đường lò: tính toán lựa chọn hình dạng, kích thước tiết diện ngang, đánh giá mức độ ổn định khối đá, tính toán áp lực mỏ và thiết kế kết cấu chống giữ phù hợp.
  3. Thiết kế tổ chức thi công: lựa chọn sơ đồ công nghệ, tính toán mạng nổ mìn tạo biên, công tác xúc bốc, vận tải, thông gió và quy trình lắp đặt vỏ chống.
  4. Xác định các chỉ tiêu kinh tế - kỹ thuật và lập tiến độ chu kỳ thi công đào chống lò.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu của đồ án là đoạn đường lò xuyên vỉa Tây Bắc 1 mức -150, bắt đầu từ ngã ba đường lò dọc vỉa đá, đào từ vỉa 4 cánh Bắc sang vỉa 5 cánh Bắc thuộc khai trường Công ty than Mạo Khê (huyện Đông Triều, tỉnh Quảng Ninh). Tuyến lò có chiều dài 95 m, độ dốc 5‰, đi qua địa tầng cát kết cứng chắc, thời gian phục vụ thiết kế từ 10 đến 15 năm với nhiệm vụ vận tải vật liệu, đất đá thải trong tầng khai thác mức -80 ÷ -150 và kết hợp làm đường thông gió cho các tầng khai thác dưới mức -150.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Đồ án vận dụng hệ thống quy chuẩn, định mức chuyên ngành khai thác hầm lò kết hợp các phương pháp tính toán cơ học đá và công nghệ thi công công trình ngầm:

Khung pháp lý và quy chuẩn kỹ thuật áp dụng

  • Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về an toàn trong khai thác than hầm lò (QCVN 01:2011/BCT) ban hành kèm theo Thông tư số 03/2011/TT-BCT ngày 15/02/2011 của Bộ Công Thương.
  • Quyết định số 1873/QĐ-HĐQT ngày 08/08/2008 của Hội đồng quản trị Tập đoàn Công nghiệp Than - Khoáng sản Việt Nam (TKV) về giao thầu quản lý, bảo vệ ranh giới và khai thác mỏ than Mạo Khê.
  • Công văn số 2201/BCT-ATMT ngày 17/03/2009 của Bộ Công Thương về xếp loại mỏ than theo độ chứa khí tự nhiên.

Khung lý thuyết và mô hình tính toán

  • Phương pháp phân loại chất lượng khối đá: Ứng dụng chỉ số chất lượng đá RQD (Rock Quality Designation của Deere) và hệ thống đánh giá khối đá RMR (Rock Mass Rating) của Z.T. Bieniawski (1973/1989) dựa trên 6 thông số: độ bền nén đơn trục ($I_1$), chất lượng thu hồi lõi khoan RQD ($I_2$), khoảng cách khe nứt ($I_3$), trạng thái khe nứt ($I_4$), điều kiện nước ngầm ($I_5$) và sự định hướng khe nứt so với trục hầm ($I_6$).
  • Mô hình tính toán áp lực mỏ: Áp dụng lý thuyết vòm sụt lở của P.M. Tximbarevic để xác định tải trọng tĩnh của khối đá vỡ tác dụng lên nóc ($q_n$), hông ($q_s$) và nền công trình ngầm.
  • Phương pháp tính toán vỏ chống: Tính toán sức chịu tải của vì neo bê tông cốt thép kết hợp phụ gia đông cứng nhanh và tính chiều dày vỏ bê tông phun theo phương pháp của M.M. Moxtkov dựa trên lý thuyết uốn bản chữ nhật.
  • Phương pháp khoan nổ mìn: Ứng dụng phương pháp tính toán chỉ tiêu thuốc nổ và mạng lỗ mìn tạo biên của Giáo sư N.M. Pokrovxki.

Nguồn dữ liệu và phương pháp thu thập

  • Dữ liệu địa chất, địa tầng, kết quả nén mẫu đá thí nghiệm từ các lỗ khoan thăm dò của Đoàn địa chất 906 và Phòng Địa chất mỏ than Mạo Khê.
  • Số liệu quan trắc khí mỏ thực hiện bởi Trung tâm An toàn - Viện Khoa học Công nghệ Mỏ (TKV) phối hợp Công ty than Mạo Khê giai đoạn 2006 - 2011 bằng phương pháp đo trực tiếp của Ba Lan.
  • Số liệu thủy văn lưu vực suối Tràng Bạch, suối Bình Minh, suối Văn Lôi và khối lượng nước tích tụ tại các moong lộ thiên, hệ thống lò cũ khai thác từ trước.

Nội dung chính theo từng chương

Chương 1: Khái quát chung về mỏ Mạo Khê

Chương 1 tổng hợp toàn diện các điều kiện tự nhiên, địa chất công trình, địa chất thủy văn và khí mỏ làm cơ sở đầu vào cho thiết kế kỹ thuật:

  • Vị trí và địa hình: Khu mỏ nằm tại huyện Đông Triều, tỉnh Quảng Ninh, cách thị trấn Mạo Khê 2 km về phía Bắc. Tọa độ VN-2000: $X = 2.332.339,672 \div 2.334.023,803$; $Y = 377.094,242 \div 384.157,239$. Địa hình đồi núi thấp bị bào mòn, độ cao thay đổi từ +15 m đến +503 m (đỉnh núi Cao Bằng).
  • Khí tượng thủy văn: Vùng nhiệt đới gió mùa ven biển. Mùa mưa (tháng 4 - 10) chiếm 80% lượng mưa cả năm, lưu lượng suối Tràng Bạch có thể đạt đỉnh lũ 30 $\text{m}^3/\text{s}$, suối Bình Minh đạt $28.930\text{ lít/s}$. Lượng nước tích trữ trong các hồ moong phía Nam khoảng $636.000\text{ m}^3$; lượng nước ứ đọng trong hệ thống lò cũ từ mức -150 trở lên đạt $214.926\text{ m}^3$, tiềm ẩn nguy cơ bục nước vào đường lò sâu.
  • Cấu trúc địa chất: Toàn khoáng sàng có 106 vỉa than (cánh Bắc 54 vỉa với 22 vỉa tính trữ lượng; cánh Nam 52 vỉa với 18 vỉa tính trữ lượng). Cấu trúc kiến tạo chủ đạo là nếp lồi Mạo Khê - Tràng Bạch cùng hệ thống 11 đứt gãy lớn nhỏ, tiêu biểu là đứt gãy thuận $F_{18}$, $F_{340}$ (góc dốc mặt trượt $70^\circ \div 75^\circ$) và đứt gãy nghịch $F.A-A$ (đới phá hủy rộng $50 \div 100\text{ m}$), đứt gãy $F.C$ dài $2.500\text{ m}$.
Loại đất đá Tỷ lệ trong địa tầng (%) Số lượng mẫu Cường độ kháng nén tự nhiên $\sigma_n$ ($\text{kG/cm}^2$) Khối lượng thể tích $\gamma_w$ ($\text{g/cm}^3$) Khối lượng riêng $\Delta$ ($\text{g/cm}^3$)
Cuội - Sạn kết 4 ÷ 7 16 Nhỏ nhất: 148,8 2,61 2,71
Cát kết 35 147 $111 \div 2.934$ (TB: 1.076) $2,14 \div 2,82$ (TB: 2,59) $2,56 \div 2,86$ (TB: 2,70)
Bột kết 38 144 $69 \div 1.944$ (TB: 850) $2,01 \div 3,13$ (TB: 2,78) $2,54 \div 3,29$ (TB: 2,72)
Sét kết 11 ÷ 17 66 $48 \div 1.019$ (TB: 273) $2,26 \div 2,76$ (TB: 2,60) $2,48 \div 2,83$ (TB: 2,72)
  • Đặc điểm khí mỏ: Địa tầng chứa than có sự hiện diện của $\text{CO}_2$, $\text{H}_2$, $\text{CH}_4$, $\text{N}_2$. Hàm lượng khí cháy nổ ($\text{CH}_4 + \text{H}_2$) trung bình là 37,23% ở cánh Nam và 38,24% ở cánh Bắc. Độ chứa khí tự nhiên cực đại đạt $11,17\text{ cm}^3/\text{gkc}$. Phân cấp mỏ theo mức khai thác: từ lộ vỉa đến +30 m thuộc mỏ loại II; từ +30 m đến -80 m thuộc mỏ loại II; từ mức -80 m đến -400 m xếp vào nhóm mỏ loại III đến siêu hạng về khí mêtan.

Chương 2: Thiết kế kỹ thuật

Chương 2 trình bày các tính toán giải tích định lượng phục vụ định hình mặt cắt và kết cấu chịu lực của đường lò:

  • Đánh giá chất lượng khối đá: Tuyến lò đi qua tầng cát kết cứng chắc (cường độ kháng nén mẫu đá $119,95\text{ MPa}$, góc ma sát trong $\varphi = 37^\circ$, lực dính kết $C = 33\text{ MPa}$, dung trọng $\gamma = 2,62\text{ T/m}^3$).
    • Chỉ số $RQD = 75 \div 90%$ (chất lượng tốt).
    • Điểm đánh giá $RMR = 7 + 17 + 20 + 20 + 4 - 2 = 66$ (khối đá loại II - Tốt, hệ số kiên cố $f = 6 \div 8$, thời gian duy trì ổn định không chống đạt $10^4 \div 10^5\text{ giờ}$).
  • Lựa chọn hình dạng và kích thước tiết diện: Lựa chọn mặt cắt ngang dạng vòm bán nguyệt, tường thẳng. Đường lò bố trí một đường xe goòng vận tải kết hợp lối đi bộ kiểm tra.
    • Thiết bị vận tải: Đầu tàu điện ắc quy AM-8M (trọng lượng 8,8 tấn, công suất $22,4\text{ kW}$, tốc độ $6,8\text{ km/h}$, khổ đường $900\text{ mm}$), đoàn kéo 21 goòng $3\text{ tấn}$ (thể tích $3\text{ m}^3$), ray loại P-24 ($24,04\text{ kg/m}$). Năng suất vận tải thực tế đạt $1.469,66\text{ tấn/ngày đêm}$, đáp ứng yêu cầu vận chuyển đất đá và khoáng sản $1.040\text{ tấn/ngày đêm}$ (tương ứng sản lượng $200.000\text{ tấn/năm}$).
    • Thông số hình học tiết diện sử dụng: Chiều rộng $B = 2.830\text{ mm}$ ($2,83\text{ m}$), chiều cao tường $h_t = 1.200\text{ mm}$, chiều cao lò $h_{\text{đl}} = 2.615\text{ mm}$, bán kính vòm $R_v = 1.420\text{ mm}$, diện tích sử dụng $S_{\text{sd}} = 6,6\text{ m}^2$. Vận tốc gió qua lò đạt $v_{\text{min}} < v < v_{\text{max}}$ ($0,15\text{ m/s} \le v \le 8\text{ m/s}$).
    • Thông số hình học tiết diện đào: Chiều rộng đào $B_{\text{tk}} = 2.930\text{ mm}$ ($2,93\text{ m}$), chiều cao đào $h_{\text{tk}} = 2.665\text{ mm}$ ($2,665\text{ m}$), diện tích đào $S_{\text{tk}} = 6,9\text{ m}^2$.
  • Tính toán áp lực mỏ (theo Tximbarevic):
    • Nửa chiều rộng vòm phá hủy: $a_1 = a + h \cdot \tan(45^\circ - \varphi/2) = 1,7\text{ m}$.
    • Chiều cao vòm phá hủy nóc lò: $b = a_1 / f = 1,7 / 6 = 0,3\text{ m}$.
    • Áp lực tác dụng lên nóc lò: $q_n = b \cdot \gamma = 0,3 \times 2,65 = 0,795\text{ T/m}^2$.
    • Áp lực hông: $q_{s1} = 0,06\text{ T/m}$, $q_{s2} = 0,33\text{ T/m}$. Áp lực nền có chiều sâu tham gia phá hủy $x_0 = 1,77 \cdot 10^{-4}\text{ m}$ nên được bỏ qua.
  • Tính toán kết cấu chống giữ:
    • Vì neo bê tông cốt thép: Thép nhóm A-II có gờ, đường kính $d_n = 22\text{ mm}$ (cường độ tính toán kéo $R_a = 28.000\text{ T/m}^2$), lỗ khoan đường kính $42\text{ mm}$. Chiều dài neo tính toán lý thuyết $l_n \ge 1,15\text{ m}$, cộng dự phòng 30% chọn chiều dài thanh neo thi công $l_n = 1,2\text{ m}$. Số lượng bố trí 6 neo/vòng, khoảng cách giữa các neo và bước neo là $1,0\text{ m}$. Vữa neo sử dụng viên phụ gia đông cứng nhanh Sikarokkon (C-VN) đóng gói sẵn dạng ống màng polyethylen không co ngót, không chứa clorua, cho phép thủy hóa nhanh trong môi trường ẩm ướt.
    • Vỏ bê tông phun: Mác 250, chiều dày thiết kế $5\text{ cm}$ ($50\text{ mm}$). Thành phần cấp phối cho $1\text{ m}^3$ bê tông khô gồm $400\text{ kg}$ xi măng mác 300, tỷ lệ thể tích Xi măng : Cát : Đá dăm ($d \le 5\text{ mm}$) = $1 : 1,75 : 1,75$, tỷ lệ Nước/Xi măng = 0,4, phụ gia tăng tốc bám dính Meyco chiếm $3 \div 4%$ khối lượng xi măng.

Chương 3: Thiết kế tổ chức thi công

Chương 3 xây dựng quy trình công nghệ và các thông số khoan nổ mìn, thông gió, xúc bốc:

  • Sơ đồ công nghệ thi công: Áp dụng sơ đồ thi công phối hợp (hỗn hợp), toàn bộ các khâu đào gương, xúc đất đá, chống tạm và chống cố định hoàn thiện trong cùng một chu kỳ khép kín. Phương pháp khai đào toàn tiết diện kết hợp kỹ thuật khoan nổ mìn tạo biên (smooth blasting) gồm chuỗi 5 bước:
    1. Khoan và nổ mìn tiến gương.
    2. Xúc bốc một phần đất đá tạo không gian thi công.
    3. Khoan và lắp đặt hệ thống vì neo bê tông cốt thép.
    4. Xúc bốc toàn bộ lượng đất đá còn lại vào goòng.
    5. Phun phủ lớp bê tông bảo vệ thành vách và nóc lò dày $5\text{ cm}$.
  • Thiết bị và vật liệu nổ:
    • Máy khoan: Sử dụng 2 máy khoan búa đập xoay chạy khí nén cầm tay PR-22 (trọng lượng $24,5\text{ kg}$, tần số đập $1.700 \div 1.850\text{ lần/phút}$, tiêu thụ khí nén $2,8\text{ m}^3/\text{phút}$) và 1 máy dự phòng.
    • Thuốc nổ: Thuốc nổ an toàn mỏ P-113 (thỏi đường kính $32\text{ mm}$, dài $220\text{ mm}$, trọng lượng $0,2\text{ kg/thỏi}$, tốc độ nổ $4,2 \div 4,5\text{ km/s}$, khả năng công nổ $320 \div 330\text{ cm}^3$).
    • Phương tiện nổ: Kíp nổ điện vi sai an toàn EDKZ-PM25 (số 1, 2, 3 tương ứng thời gian trễ $25\text{ ms}$, $50\text{ ms}$, $75\text{ ms}$).
  • Thông số mạng khoan nổ mìn:
    • Chỉ tiêu thuốc nổ đơn vị: $q = 3\text{ kg/m}^3$ (theo công thức Pokrovxki).
    • Mạng lỗ khoan trên gương: Tổng cộng $N = 42\text{ lỗ}$ (bao gồm 16 lỗ biên, 4 lỗ đột phá bố trí rạch nêm đứng, 21 lỗ phá và 6 lỗ nền/rãnh thoát nước). Chiều sâu lỗ khoan thiết kế xác định theo độ dài chu kỳ $T_{\text{ck}} = 8\text{ giờ}$.
  • Thông gió và xúc bốc: Thông gió cục bộ đẩy khí sạch vào gương sau nổ mìn. Đất đá được xúc bằng máy xúc gầu $0,32\text{ m}^3$ nạp trực tiếp vào goòng dung tích $3\text{ m}^3$ được đầu tàu AM-8M kéo ra ngoài.

Chương 4: Các chỉ tiêu kinh tế kỹ thuật

Chương 4 tổng hợp định mức lao động, cân đối thời gian các khâu công tác trong chu kỳ thi công:

  • Tổ chức chu kỳ thi công: Chế độ làm việc 3 ca/ngày, mỗi ca 8 giờ. Cơ cấu thời gian trong một chu kỳ làm việc ($T_{\text{ck}} = 8\text{ giờ}$) được phân bổ giải tích:
    • Thời gian khoan lỗ mìn ($t_1$): phụ thuộc số lượng lỗ khoan ($N = 42$) và tốc độ khoan ($v_k = 10,8\text{ m/h}$ với 2 máy PR-22).
    • Thời gian nạp mìn ($t_2$): 4 công nhân nạp đồng thời ($t = 0,08\text{ h/lỗ}$, hệ số làm việc $\varphi_n = 0,7$).
    • Thời gian nổ mìn, thông gió đẩy khí độc giải phóng gương ($t_3$): định mức $0,5\text{ giờ}$.
    • Thời gian xúc bốc và vận chuyển đất đá ($t_4$): máy xúc năng suất $P_x = 7,9\text{ m}^3/\text{h}$ phối hợp đoàn goòng.
    • Thời gian chuẩn bị, kết thúc máy xúc ($t_5$): $0,5\text{ giờ}$.
    • Thời gian khoan và lắp đặt 6 thanh neo ($t_6 = t_{\text{kn}} + t_{\text{ln}}$): $1,17\text{ giờ}$ ($0,67\text{ giờ}$ khoan và $0,5\text{ giờ}$ lắp neo).
    • Thời gian ngừng nghỉ, dự phòng kỹ thuật: $0,5\text{ giờ}$.

Kết quả và đóng góp

Kết quả kỹ thuật tính toán chính của đồ án

Thông số kỹ thuật Ký hiệu / Đơn vị Giá trị tính toán
Chiều dài đoạn đường lò thiết kế $L$ ($\text{m}$) 95
Độ dốc đường lò $i$ (‰) 5
Điểm đánh giá chất lượng khối đá RMR RMR 66 (Loại II - Tốt)
Chiều rộng sử dụng / Chiều rộng đào $B / B_{\text{tk}}$ ($\text{m}$) 2,83 / 2,93
Chiều cao sử dụng / Chiều cao đào $h_{\text{đl}} / h_{\text{tk}}$ ($\text{m}$) 2,615 / 2,665
Diện tích mặt cắt sử dụng / Diện tích đào $S_{\text{sd}} / S_{\text{tk}}$ ($\text{m}^2$) 6,6 / 6,9
Áp lực nóc tính toán lớn nhất $q_n$ ($\text{T/m}^2$) 0,795
Loại vì neo chống giữ Neo thép A-II có gờ Đường kính $\phi 22\text{ mm}$, dài $1,2\text{ m}$
Mật độ bố trí vì neo Neo/vòng $\times$ bước 6 neo/vòng, khoảng cách $1,0\text{ m}$
Vật liệu liên kết neo Sikarokkon C-VN Viên vữa ngâm nước đông cứng nhanh
Vỏ bê tông phun bảo vệ Mác / Chiều dày Bê tông M250, dày $5\text{ cm}$
Chỉ tiêu thuốc nổ đơn vị $q$ ($\text{kg/m}^3$) 3,0
Tổng số lỗ khoan trên gương $N$ (lỗ) 42
Loại thuốc nổ / Kíp nổ sử dụng P-113 / EDKZ-PM25 Thuốc an toàn / Kíp vi sai $25 \div 75\text{ ms}$
Thiết bị vận tải chính AM-8M + Goòng $3\text{ tấn}$ Đầu tàu điện ắc quy 8,8T, ray P-24

Giải pháp kỹ thuật tác giả đề xuất

  • Đề xuất thay thế vì chống thép kim loại truyền thống (vì chống SVP) bằng kết cấu liên hợp neo bê tông cốt thép phụ gia Sikarokkon kết hợp bê tông phun mác 250 dày 5 cm. Giải pháp này phát huy tối đa khả năng tự mang tải của khối đá cát kết cứng chắc ($f = 6 \div 8$), tiết kiệm thép và mở rộng tiết diện sử dụng hữu ích.
  • Ứng dụng quy trình nổ mìn tạo biên vi sai với thuốc nổ an toàn P-113 và kíp nổ EDKZ-PM25, làm giảm chấn động lan truyền vào khối đá vách, hạn chế hiện tượng đào lẹm và duy trì tính nguyên dạng của biên lò.
  • Áp dụng vữa ống định hình Sikarokkon tự trương nở và đông cứng nhanh, khắc phục triệt để tình trạng trôi vữa xi măng thông thường khi lỗ neo gặp nước ngầm nhỏ giọt trong hầm lò.

Đóng góp về mặt kỹ thuật

Đồ án đã cụ thể hóa việc áp dụng đồng bộ các phương pháp cơ học đá định lượng (RMR của Bieniawski, thuyết vòm Tximbarevic, tính toán vỏ uốn Moxtkov, nổ mìn Pokrovxki) vào điều kiện địa chất công trình đặc thù mức -150 mỏ than Mạo Khê, mang lại mô hình thiết kế - thi công có độ tin cậy kỹ thuật cao.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Hạn chế được ghi nhận trong văn bản

  • Các tính toán cơ học đá và áp lực mỏ dựa trên giả thiết địa tầng cát kết đồng nhất, chưa xét đến trạng thái ứng suất biến dạng phức tạp tại các vùng giao cắt với đứt gãy kiến tạo cục bộ ($F_{340}$, $F.A-A$).
  • Các thông số tính toán cơ lý cuội - sạn kết trong địa tầng mỏ chưa được thí nghiệm nén mẫu đầy đủ mà mới dựa trên nhận định sơ bộ (chỉ chiếm 4% số mẫu thí nghiệm).
  • Chưa có dữ liệu quan trắc chuyển vị thực tế (monitoring) sau khi phun bê tông để đánh giá độ chùng ứng suất theo thời gian.

Hướng nghiên cứu và phát triển tiếp

  • Bố trí các trạm quan trắc biến dạng đo hội tụ thành vách bằng thiết bị đo chuyên dụng trong quá trình thi công để hiệu chỉnh kịp thời mật độ neo khi đi qua đới đá nứt nẻ.
  • Nghiên cứu ứng dụng bê tông phun sợi thép hoặc sợi polyme nhằm nâng cao khả năng chịu uốn và cắt của vỏ chống mà không cần tăng chiều dày lớp bê tông.
  • Lập biện pháp thăm dò khoan ép nước và thoát khí trước gương lò nhằm chủ động phòng ngừa nguy cơ bục nước từ hệ thống $214.926\text{ m}^3$ nước lò cũ và sự gia tăng đột ngột của khí mêtan ở độ sâu dưới -150 m.

Giá trị tham khảo

Đồ án là tài liệu kỹ thuật có giá trị tham khảo cụ thể cho các nhóm đối tượng:

  • Sinh viên chuyên ngành Xây dựng Công trình ngầm và Mỏ, Kỹ thuật Địa chất: Tham khảo phương pháp tính toán chi tiết kích thước mặt cắt ngang theo khổ thiết bị vận tải đường sắt hầm lò (đầu tàu AM-8M, ray P-24, goòng 3T), quy trình phân loại đá theo RMR và bài toán thiết kế mạng khoan nổ mìn ngầm.
  • Kỹ sư thiết kế và cán bộ kỹ thuật thi công mỏ than hầm lò: Ứng dụng quy trình công nghệ neo vữa đông cứng nhanh Sikarokkon kết hợp bê tông phun khô trong điều kiện địa chất đá cứng có áp lực mỏ vừa phải, giúp tối ưu hóa chi phí chống giữ so với phương pháp chống khung thép truyền thống.

Câu hỏi thường gặp

1. Đường lò xuyên vỉa Tây Bắc 1 mức -150 có chức năng gì và thời gian phục vụ dự kiến bao lâu?

Đường lò có nhiệm vụ vận chuyển than, đất đá thải và vật liệu trong tầng khai thác mức -80 ÷ -150, đồng thời đóng vai trò làm đường lò thông gió cho các tầng khai thác sâu dưới mức -150 m. Thời gian phục vụ dự kiến của công trình là 10 đến 15 năm (tương đương $10^4 \div 10^5\text{ giờ}$ làm việc).

2. Chất lượng khối đá cát kết khu vực đào lò được đánh giá như thế nào theo thang RMR?

Theo phương pháp của Z.T. Bieniawski, khối đá cát kết đạt tổng điểm $RMR = 66$ qua 6 tham số ($I_1 = 7$, $I_2 = 17$, $I_3 = 20$, $I_4 = 20$, $I_5 = 4$, $I_6 = -2$). Kết quả này xếp khối đá vào Nhóm II (Chất lượng tốt, hệ số kiên cố Protodiakonov $f = 6 \div 8$), cho phép áp dụng kết cấu chống neo kết hợp bê tông phun.

3. Kết cấu chống giữ đường lò gồm những thông số kỹ thuật nào?

Kết cấu chống giữ gồm vì neo thép nhóm A-II đường kính $\phi 22\text{ mm}$, dài $1,2\text{ m}$ liên kết bằng vữa ống đông cứng nhanh Sikarokkon C-VN (mật độ 6 neo/vòng, khoảng cách vòng $1,0\text{ m}$) kết hợp lớp vỏ bê tông phun mác 250 dày $5\text{ cm}$ có phụ gia tăng tốc dính bám Meyco.

4. Mạng nổ mìn đào gương sử dụng những loại vật liệu nổ và số lượng lỗ mìn bao nhiêu?

Mạng nổ mìn sử dụng thuốc nổ an toàn mỏ P-113 (thỏi $\phi 32\text{ mm}$) và kíp nổ điện vi sai an toàn EDKZ-PM25 (trễ $25\text{ ms}$, $50\text{ ms}$, $75\text{ ms}$). Tổng số lỗ mìn trên gương là 42 lỗ (16 lỗ biên, 4 lỗ đột phá nêm đứng, 21 lỗ phá và 6 lỗ nền/rãnh nước) với chỉ tiêu thuốc nổ đơn vị $q = 3\text{ kg/m}^3$.

5. Mỏ than Mạo Khê được phân loại cấp khí mỏ như thế nào theo chiều sâu khai thác?

Theo quy chuẩn QCVN 01:2011/BCT, phần khai thác lò bằng từ lộ vỉa đến +30 m xếp loại II ($\text{CH}_4\text{ max} = 3,01\text{ cm}^3/\text{gkc}$); phần lò giếng từ +30 m đến -80 m xếp loại II ($\text{CH}_4\text{ max} = 3,62\text{ cm}^3/\text{gkc}$); từ mức -80 m đến -400 m xếp vào loại III đến Siêu hạng về độ chứa khí cháy nổ ($\text{CH}_4\text{ max}$ đạt tới $11,17\text{ cm}^3/\text{gkc}$).

Kết luận

Đồ án tốt nghiệp của sinh viên Lê Đức Anh đã giải quyết hoàn chỉnh bài toán thiết kế kỹ thuật và tổ chức thi công đoạn đường lò xuyên vỉa Tây Bắc 1 mức -150 mỏ than Mạo Khê. Bằng việc đánh giá định lượng điều kiện địa chất khối đá ($RMR = 66$, $f = 6 \div 8$), tác giả đã lựa chọn giải pháp chống giữ bằng neo bê tông cốt thép liên kết vữa Sikarokkon kết hợp bê tông phun dày 5 cm và mạng nổ mìn tạo biên 42 lỗ mìn. Kết quả tính toán cung cấp đầy đủ các thông số hình học, kết cấu chịu lực và chu kỳ công nghệ thi công 8 giờ/ca, đáp ứng yêu cầu kỹ thuật và an toàn khai thác hầm lò.