Các công trình [5] năm 2015 và [6] năm 2020 đã tiến hành lấy mẫu đất đá bề mặt tầng thải tại các vị trí trên các các bãi thải, được thể hiện ở các Bảng 2.3 và 2.4.
Bảng 2.3. Vị trí lấy mẫu đất đá thải tại các bãi thải vùng Cẩm Phả năm 2015
Vị trí | Số hiệu hố đào | Tọa độ thí nghiệm | |||
X, m | Y, m | Z, m | |||
Cẩm Phả | Bãi thải trong moong Lộ Trí | H1 | 2 325 528 | 452 874 | 340 |
H2 | 2 325 507 | 452 845 | 344 | ||
Bãi thải Đông Khe Sim – Nam Khe Tam | H3 | 2 325 982 | 451 691 | 320 | |
H5 | 2 325 986 | 451 639 | 250 | ||
Bãi thải Đông Cao Sơn | H4 | 2 328 387 | 456 864 | 228 | |
H6 | 2 328 088 | 456 990 | 255 | ||
H7 | 2 328 078 | 456 984 | 257 | ||
Bãi thải Bàng Nâu | H8 | 2 329 669 | 451 723 | 163 | |
H9 | 2 329 552 | 451 639 | 221 |
Có thể bạn quan tâm!
-
Các Dạng Trượt Lở Liên Quan Tới Tính Chất Nền Thải -
Sự Thay Đổi Hệ Số Ổn Định Bãi Thải Với Lượng Mưa 37 Cm/ngày -
Mối Quan Hệ Giữa Hệ Số An Toàn Fs Và Tỷ Lệ Không Thứ Nguyên C/γht, Cho Đống Đá Thải Có = 30°, 37° Và 45 ° Và C = 1, 5, 10 Và 25 Kpa; A) Trường -
Phân Loại Các Bãi Thải Lớn Tại Vùng Cẩm Phả Theo Nguy Cơ Mất Ổn Định -
Kết Quả Tính Diện Tích Chiếm Dụng Đất Bãi Thải 1 Tầng Có Đáy Hình Vuông, Tròn, Chữ Nhật Và Elip Với Chiều Cao Tầng Thải Và Dung Tích Chất Thải -
Nghiên Cứu Lựa Chọn Các Thông Số Bãi Thải Cho Các Mỏ Than Lộ Thiên Vùng Cẩm Phả
Xem toàn bộ 222 trang tài liệu này.
Các mẫu thí nghiệm đào thủ công có kích thước trung bình (dài × rộng × sâu)
= 1m×1m×1m. Mẫu có kích thước (dài × rộng × sâu) = 3m×3m×3m được thi công bằng cơ giới. Công tác đào hố do MXTLGN Doosan có dung tích gàu E = 0,8 m3. Vận chuyển mẫu bằng ô tô HYUNDAI tải trọng 16 tấn.
Bảng 2.4. Vị trí mẫu thí nghiệm đất đá thải tại bãi thải mỏ Núi Béo năm 2020
Số hiệu hố đào | Tọa độ thí nghiệm | |||
X, m | Y, m | Z, m | ||
Bãi thải trong vỉa 14 cánh Tây | NB 01 | 2319185.8 | 435131.7 | +50,01 |
NB 02 | 2319174.1 | 435041.7 | +48,52 | |
NB 03 | 2319187.1 | 434986.5 | +49,68 | |
NB 04 | 2319229.4 | 435037.5 | +50,06 | |
Bãi thải trong vỉa 11 cánh Đông | NB 05 | 2319637.7 | 436136.5 | +44 |
Các tính chất đất đá tại các bãi thải được xác định bằng thí nghiệm tại hiện trường và trong phòng các thông số: khối lượng thể tích, góc nội ma sát, lực dính
kết theo các trạng thái mẫu tự nhiên và bão hòa. Kết quả thí nghiệm các tính chất đất đá bề mặt tại các bãi thải được thể hiện trong Bảng 2.5.
Bảng 2.5. Tổng hợp tính chất cơ lý đất đá trên bề mặt các bãi thải vùng Cẩm Phả
Tên bãi thải | Dung trọng, t/m3 | Lực dính kết, T/m2 | Góc nội ma sát, độ | ||||
Tự nhiên | Bão hòa | Tự nhiên | Bão hòa | Tự nhiên | Bão hòa | ||
1 | Đông Cao Sơn | 2,228 | 2,376 | 8,05 | 7,32 | 28 | 25,80 |
2 | Bàng Nâu | 2,082 | 2,180 | 8,05 | 7,32 | 28 | 25,80 |
3 | Mông giăng + Lộ Trí | 2,274 | 2,428 | 9,66 | 8,79 | 21 | 19,24 |
4 | Đông khe Sim- Nam Khe Tam | 2,292 | 2,428 | 9,66 | 8,79 | 23 | 21,10 |
2.3.4.2. Nghiên cứu các tính chất đất đá thải bằng phương pháp tính ngược
Các thông số địa kỹ thuật rất quan trọng đối với sự ổn định của bãi thải, nhưng hiện nay có một sai khác khá lớn giữa kết quả thử nghiệm trong phòng thí nghiệm và điều kiện hiện trường do kích thước của thiết bị đo bị hạn chế. Vì vậy, phân tích ngược là cần thiết để xác định các tính chất đất đá bãi thải có độ tin cậy cao hơn. Trong phân tích thuận, các đặc tính cơ học bao gồm các yếu tố tạo ra chuyển vị như ứng suất và biến dạng được chuyển thành các yếu tố an toàn, trong khi phân tích ngược sử dụng quy trình tính toán ngược để thu được các thông số của đá gồm lực dính, góc ma sát, mô đun Young và tỷ lệ Poisson. Phương pháp phân tích ngược dựa trên khái niệm thử và sai tập trung vào hình dạng sai hỏng và nó được tiến hành bằng cách thay đổi lực dính và góc ma sát cho đến khi hệ số an toàn nhỏ hơn 1,0 [71].
Đối với các bãi thải đất đá tại vùng Cẩm Phả, có thể sử dụng phương pháp phân tích ngược từ các biến dạng đã xảy ra và các thông số bãi thải: góc dốc sườn tầng, kích thước hình học để xác định các thông số c, . Cụ thể như sau: giả sử bãi thải xảy ra biến dạng với bề rộng a và chiều cao nứt tách H90, sử dụng phương pháp xác định của [101] ta có:
+ Chiều sâu của khe nứt dựng đứng được xác định theo công thức:
H90 = 2c cot g(45 ) , m (2.15)
2
+ Chiều rộng đới phá hủy:
2H 1 cot g*tg() 2H
a =
cot g(45
2
) tg( 2
) 2
90
, m (2.16)
Trong đó: α- góc dốc sườn tầng dốc, độ; Ht- chiều cao bãi thải, m. Từ 2.16, có quan hệ sau:
𝛼+
2𝐻[1−𝑐𝑜𝑡 𝑔𝛼∗𝑡𝑔( )−2𝐻90]
[𝑐𝑡𝑔(45∘−
2
2
)+𝑡𝑔(𝛼+)] 𝑎
2
= 1 (2.17)
Với α, H, H90 đã biết có thể đặt TS = f() và MS = f(). Theo [74], góc nội ma sát của đất đá nhỏ nhất 10o nên phạm vi thuộc khoảng (10 – α) hay 10 < <α. Cho
92.72
92.7
92.68
92.66
92.64
92.62
92.6
92.58
92.56
19.444 19.446 19.448 19.45 19.452 19.454 19.456 19.458 19.46
Góc nội ma sát
TS MS
Lực dính kết
thay đổi trong khoảng (10 – α), đưa TS và MS trên cùng đồ thị có trục hoành là sẽ tìm được giá trị ’ tại đó TS và MS cắt nhau (Hình 2.26). Từ đó thay ’ vào (2.11) sẽ xác định được giá trị lực dính kết.
Hình 2.26. Quan hệ góc nội ma sát và lực dính kết
Với bãi thải Bàng Nâu, chiều rộng đới sạt lở tại mức +300 m là a = 50 m; H90
= 1 m [10] (các khu vực đó được đổ thải bằng cầu dỡ tải có chiều cao 270 m, góc dốc sườn tầng thải α = 28÷320. Bằng phương pháp tính ngược đề xuất xác định
được các thông số và c thể hiện trong Bảng 2.6 và Phụ lục chương 2.
Từ Bảng 2.6 cho thấy: tại các bãi thải khu vực Cẩm Phả, khi C thay đổi từ 6÷10 T/m2; thay đổi từ 19÷28o; khối lượng thể tích thay đổi từ 2,0÷2,4 t/m3.
Bảng 2.6. Giá trị c, tại bãi thải Bàng Nâu theo phương pháp tính ngược
Thông số | Đơn vị | Giá trị theo góc dốc sườn tầng | |||
32 | 30 | 28 | |||
1 | | Độ | 21,919 | 20,687 | 19,45 |
2 | C | T/m2 | 6,755 | 6,913 | 7,073 |
2.4. KẾT LUẬN CHƯƠNG 2
Các bãi thải đất đá của các mỏ than lộ thiên vùng Cẩm Phả thuộc vùng nhiệt đới, nóng ẩm mưa nhiều, một năm được chia thành hai mùa rõ rệt. Mùa mưa kéo dài từ tháng 4 tới tháng 10 với lượng mưa lớn nhất trong 1 trận năm 2015 là 1.411 mm và trong 5 tháng mùa mưa năm 2015 là 2.916 mm. Mùa khô kéo dài từ tháng 11 năm trước tới tháng 3 năm sau.
Đất đá tại các bãi thải khu vực Cẩm Phả thuộc dạng không bão hòa. Mưa mùa nhiệt đới tạo thành các dòng chảy xâm nhập vào bãi thải làm các chỉ tiêu: dung trọng tăng lên, lực dính kết và góc nội ma sát giảm, áp lực nước lỗ rỗng tăng gây ứng suất cắt tăng.
Các yếu tố ảnh hưởng đến công tác đổ thải bao gồm: tính chất cơ lý đất đá thải, điều kiện địa chất thủy văn (lượng mưa, lượng nước ngầm); các thông số bãi thải (chiều cao, chiều rộng mặt tầng thải, góc dốc sườn tầng,…), công nghệ thiết bị đổ thải; điều kiện địa chấn.
Theo chiều cao bãi thải tính từ mặt tầng trở xuống các hạt nhỏ phân bố gần bề mặt, giữa là các hạt lớn, các cục đá tảng phân bố phía chân bãi thải. Hệ số nở rời đất đá trong tầng thải tăng dần từ bề mặt xuống chân bãi thải.
Khi đất đá bão hòa nước, dung trọng đất đá tăng lên, lực dính kết và góc nội ma sát giảm. Khi toàn bộ đất đá trong bãi thải bão hòa nước, bãi thải ở trạng thái nguy hiểm nhất.
Phương pháp tính ngược tìm các thông số c, đặc trưng cho toàn bộ bãi thải có giá trị gần với thực tế hơn so với phương pháp thí nghiệm trên bề mặt. Giá trị c,
tìm được đủ cơ sở để tính toán ổn định bãi thải.
CHƯƠNG 3
NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ ĐỔ THẢI ĐẤT ĐÁ HỢP LÝ ĐẢM BẢO ĐỘ ỔN ĐỊNH BÃI TRONG ĐIỀU KIỆN MƯA MÙA NHIỆT ĐỚI CHO CÁC MỎ THAN LỘ THIÊN VÙNG CẨM PHẢ - QUẢNG NINH
3.1. PHÂN LOẠI CÁC BÃI THẢI
Tùy thuộc các thông số: độ cao bãi thải, dung tích bãi thải, góc dốc bãi thải, độ dốc nền bãi thải, bề mặt nền bãi thải, khả năng chịu lực của nền bãi thải, chất lượng vật liệu đổ thải, phương pháp xây dựng bãi thải, tốc độ đổ, khả năng địa chấn, có thể sử dụng hệ thống phân loại độ ổn định bãi thải như trong Bảng 3.1 bằng cách cho điểm đánh giá theo từng thông số. Tổng điểm các thông số là cơ sở phân loại bãi thải.
Bảng 3.1. Phân loại và đánh giá các thông số kỹ thuật bãi thải [17]
Mức độ | Các thông số chính của bãi thải | Điểm đánh giá | |
Độ cao bãi thải | Thấp | < 100 m | 0 |
Trung bình | 100÷250 m | 50 | |
Cao | 250÷500 m | 100 | |
Rất cao | > 500 m | 200 | |
Dung tích bãi thải | Nhỏ | < 1 × 106 m3 | 0 |
Trung bình | < 1 × 106 ÷50 × 106 m3 | 50 | |
Lớn | > 50 × 106 m3 | 100 | |
Góc dốc bãi thải | Bằng phẳng | < 26° | 0 |
Trung bình | 26÷35° | 50 | |
Dốc | > 35° | 100 | |
Độ dốc nền bãi thải | Bằng phẳng | < 5° | 0 |
Trung bình | 5÷15° | 50 | |
Dốc | 15÷25° | 100 |
Mức độ | Các thông số chính của bãi thải | Điểm đánh giá | |
Rất dốc | > 25° | 200 | |
Địa mạo khu vực đổ thải | Thuận lợi | Đổ trong thung lũng hẹp, phía dưới không có công trình cần bảo vệ | 0 |
Thuận lợi vừa phải | Đổ trên sườn núi hoặc thung lũng rộng, bề mặt lồi lõm | 50 | |
Không thuận lợi | Không có các bờ bảo vệ để hỗ trợ quá trình phát triển | 100 | |
Khả năng chịu lực của nền bãi thải | Đủ khả năng tải | Vật liệu nền cứng hoặc độ cứng lớn hơn vật liệu đổ; không tuân theo áp suất lỗ rỗng; không có cấu trúc địa chất bất lợi. | 0 |
Trung bình | Giữa loại đủ khả năng tải và loại yếu | 100 | |
Yếu | Khả năng chịu lực hạn chế, đất yếu; chịu áp lực lỗ rỗng khi tải; điều kiện nước ngầm bất lợi, suối hoặc các dòng rò rỉ | 200 | |
Chất lượng vật liệu đổ thải | Cao | Độ bền lớn có xấp xỉ 10% bụi mịn | 0 |
Trung bình | Độ bền vừa phải, có tới 10÷20% bụi mịn | 100 | |
Kém | Đá yếu độ bền thấp; có hơn 25% bụi mịn | 200 | |
Phương pháp xây dựng bãi thải | Thuận lợi | các tầng thải có chiều cao thấp (h<25 m; đổ theo chu vi; xây dựng từ dưới lên; | 0 |
Trung bình | Các tầng thải có chiều cao vừa phải (h = 25÷50 m); phương pháp xây dựng hỗn hợp | 100 | |
Bất lợi | Các tầng thải có chiều cao h>50 m, bề rộng đai bảo vệ nhỏ; đổ tự do xuống | 200 |
Mức độ | Các thông số chính của bãi thải | Điểm đánh giá | |
Các điều kiện khí hậu | Thuận lợi | Áp suất thấp, nền bãi thải không bị thấm; Trong bãi thải không có mực nước ngầm; lượng mưa thấp Qmưa < 350 mm/ngày | 0 |
Trung bình | Áp suất vừa phải, nền bãi thải có thể bị thấm; có thể có mực nước ngầm trong bãi thải; lượng mưa Qmưa = 350÷1000 mm/năm | 100 | |
Bất lợi | Áp suất áp cao; lượng mưa cao; mực nước ngầm trong bãi thải cao; lượng mưa cao Qmưa > 1000 mm/năm; mực nước ngầm trong bãi thải lớn | 200 | |
Tốc độ đổ | Chậm | < 25 m3/m đỉnh/ngày; tốc độ tiến của đỉnh < 0,1 m/ngày | 0 |
Vừa phải | 25÷200 m3/m đỉnh/ngày; tốc độ tiến của đỉnh 0,1–1,0 m/ngày | 100 | |
Cao | > 200 m3/m đỉnh/ngày; tốc độ tiến của đỉnh > 1,0 m/ngày | 200 | |
Khả năng địa chấn | Thấp | Các vùng nguy cơ động đất thấp | 0 |
Vừa phải | Các vùng nguy cơ động đất vừa | 50 | |
Cao | Các vùng nguy cơ động đất mạnh | 100 |
Điểm xếp loại mức độ ảnh hưởng các thông số được chỉ định cho từng yếu tố, có trọng số theo quan điểm của NCS về tầm quan trọng tổng thể của chúng và tổng các xếp loại điểm riêng lẻ. Tổng điểm cao hơn suy ra độ ổn định tương đối thấp hơn và ngược lại. Phạm vi giá trị tổng điểm cho các mỏ lộ thiên vùng Cẩm Phả được tổng hợp ở Bảng 3.2.
Bảng 3.2. Phân loại bãi thải theo điều kiện ổn định
Phân loại ổn định | Nguy cơ trượt lở | Mức độ khảo sát, thiết kế và xây dựng | |
< 300 | I | Gần như không đáng kể | Có khảo sát khu vực đổ thải; thử nghiệm tối thiểu trong phòng thí nghiệm; thường xuyên kiểm tra độ ổn định, có thể sử dụng biểu đồ |
300÷600 | II | Thấp | Khảo sát khu vực kỹ lưỡng, có các hố thử nghiệm, có thể cần lấy mẫu; việc kiểm tra chỉ số trong phòng thí nghiệm bị hạn chế; độ ổn định có thể hoặc không thể ảnh hưởng đến thiết kế, yêu cầu phân tích độ ổn định cơ bản; giám sát bằng trực quan và dụng cụ đều đặn. |
600÷1200 | III | Trung bình | Khảo sát khu vực chi tiết, theo từng giai đoạn; yêu cầu các hố thử nghiệm, có thể cần khoan hoặc tiến hành các cuộc điều tra nền bãi thải; Có thể yêu cầu lấy mẫu nguyên dạng; kiểm tra chi tiết trong phòng thí nghiệm, bao gồm chỉ số các tính chất, độ bền cắt và thử nghiệm độ bền có thể được yêu cầu; sự ổn định ảnh hưởng thiết kế và có thể kiểm soát thiết kế; yêu cầu phân tích độ ổn định chi tiết, có thể bao gồm cả các nghiên cứu tham số; |
> 1200 | Cao | Điều tra chi tiết, theo từng giai đoạn; yêu cầu có các hố thử nghiệm, và có thể cả rãnh; có thể cần đến khoan và các cuộc khảo sát nền bãi thải; có thể cần lấy mẫu nguyên dạng; kiểm tra chi tiết trong phòng thí nghiệm, bao gồm các chỉ số: độ bền cắt và kiểm tra độ bền có thể được yêu cầu; phân tích độ ổn định chi tiết, có thể bao gồm các nghiên cứu tham số và đánh giá đầy đủ các lựa chọn thay thế có thể được yêu cầu; Báo cáo thiết kế chi tiết giai đoạn II có thể cần để phê duyệt / cho phép; giám sát thiết bị chi tiết cần thiết để xác nhận thiết kế. |