Hệ Số Ổn Định Bãi Thải Theo Các Thông Số C,  Khác Nhau

b) Lựa chọn chiều cao bãi thải theo tính chất đất đá bãi thải

Với bãi thải của các mỏ than lộ thiên vùng Cẩm Phả có chiều cao tầng thải lựa chọn h = 30 m, góc dốc sườn tầng thải 35o, các thông số đầu vào C = 0÷15 t/m2, góc nội ma sát  = 18÷24o, sử dụng mô hình tính toán PHASE 2, hệ số ổn định bãi thải theo các chiều cao bãi thải H = 90÷300 m được tính toán và thể hiện ở Bảng

3.22 và các Hình 3.23-3.25.

1.5

1.3

1.1

0.9

0.7

0.550

150

Chiều cao

bãi thải, m

0.7-0.9

300

0.9-1.1

1.1-1.3

Góc nội ma sát, độ

1.3-1.5

Bảng 3.22. Hệ số ổn định bãi thải theo các thông số C, khác nhau

	Hệ số ổn định theo chiều cao bãi thải
	H = 90	H = 150	H = 300
0	18	0,81	0,80	0,79
	22	1,02	1,00	0,99
	24	1,12	1,10	1,09
10	18	1,44	1,27	1,08
	22	1,68	1,49	1,29
	24	1,81	1,60	1,40
15	18	1,68	1,42	1,19
	22	1,91	1,66	1,40
	24	2,04	1,78	1,51

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 222 trang tài liệu này.

Hệ số ổn định

Hình 3.23. Hệ số ổn định theo chiều cao bãi thải và góc nội ma sát khi C =0 t/m2

2.8

2.5

2.2

1.9

1.6

1.3

50 90

Chiều cao bãi

150

thải, m

200

300 Góc nội ma sát, độ

1-1.3 1.3-1.6

1.6-1.9

1.9-2.2

2.2-2.5 2.5-2.8 2.8-3

2.8

2.5

2.2

1.9

1.6

1.3

50 90

150

200

Chiều cao bãi thải, m

1-1.3 1.3-1.6 1.6-1.9 1.9-2.2

300

2.2-2.5 2.5-2.8 2.8-3

Hệ số ổn định

Hình 3.24. Hệ số ổn định theo chiều cao bãi thải và góc nội ma sát khi C = 10 t/m2

Góc nội ma sát, độ

Hình 3.25. Hệ số ổn định theo chiều cao bãi thải và góc nội ma sát khi C = 15 t/m2

Từ Bảng 3.22 và các Hình 3.23-3.25 cho thấy:

- Với C = 0, bãi thải có chiều cao H > 90 m sẽ mất ổn định. Khi đó, để bãi thải ổn định chọn H < 90 m;

- Với C ≥ 10 và  >16o thì chọn chiều cao bãi thải H = 90 m;

- Với C ≥ 10,  ≥18o chọn chiều cao bãi thải H = 150 m;

- Với C ≥ 10,  ≥22o chọn chiều cao bãi thải H = 300 m.

3.3.2.5. Lựa chọn góc dốc bãi thải phù hợp

Với mỗi bãi thải đã lựa chọn chiều cao tầng, góc dốc sườn tầng, bề rộng mặt tầng, góc dốc bãi thải phụ thuộc số tầng của bãi thải. Góc dốc bãi thải xác định theo công thức:

α = arctg 𝐻 ℎ𝑐𝑡𝑔𝜷+(𝑛−1)𝐵𝑡

, độ (3.55)

Khi tăng số tầng thải n, góc dốc bãi thải sẽ giảm. Để xác định α, cần tính toán hệ số ổn định sao cho FoS chọn > FoS yêu cầu.

Với bãi thải có chiều cao 250m, chiều cao tầng lựa chọn h = 30 m; góc dốc sườn tầng 35o, sử dụng phương pháp Morgenstern-Price xác định hệ số ổn định cho các trường hợp tự nhiên, bão hòa. Kết quả tính toán thể hiện tại Hình 3.26 và Bảng 3.23.

Bảng 3.23. Tổng hợp kết quả tính toán ổn định bãi thải theo góc dốc

STT

Góc nghiêng bãi thải α (độ)	Hệ số ổn định (FoS)
Góc nghiêng bãi thải α (độ)	Trạng thái tự nhiên	Không bão hòa	Bão hòa
1	24,0	1.63	1.61	1.47
2	26,5	1.48	1.47	1.38
3	29,0	1.36	1.35	1.23
4	31,5	1.26	1.26	1.14

Hình 3.26. Sơ đồ xác định góc dốc bãi thải tương ứng với hệ số ổn định

Qua Hình 3.26 cho thấy: khi chiều cao bãi thải yêu cầu Ht = 250 m nên chọn α < 28o.

3.3.2.6. Phân tích độ nhạy hệ số ổn định bãi thải theo thông số đầu vào

Các thông số bãi thải lựa chọn trên với tính chất đất đá đầu vào xác định: c,

,. Tuy nhiên, đất đá bãi thải phụ thuộc đất đá khai trường mỏ. Tại khai trường, các tính chất đất đá không đồng đều trong cùng một khu vực và cùng khai trường. Do đó cần phân tích mức độ an toàn bãi thải khi thành phần trọng lực và độ bền đất đá thay đổi. Các giá trị thành phần trọng lực và độ bền của đất đá trung bình và thay đổi tại các bãi thải khu vực Cẩm Phả được đề xuất tại Bảng 3.24.

Bảng 3.24. Thông số tích độ nhạy khi thành phần trọng lực và độ bền của đất đá thay đổi đối với đất đá ở trạng thái tự nhiên

Thông số	Đơn vị	Giá trị	Độ lệch chuẩn	Giá trị tuyệt đối nhỏ nhất	Giá trị tuyệt đối lớn nhất
1	Cường độ lực dính kết C	kPa	78,9	10	70	90
2	Góc nội ma sát 	Độ	28	5	23	32
3	Trọng lượng riêng 	KN/m3	20,4	2	18	22

Sử dụng phương pháp Morgenstern xác định hệ số ổn định bãi thải khi thay đổi các tính chất đất đá thải c , . Kết quả phân tích độ nhạy FoS trình bày ở Hình 3.26, chi tiết ở Phụ lục chương 3.

Qua Hình 3.27 nhận thấy: ảnh hưởng của góc nội ma sát tới FoS là lớn nhất khi tăng góc nội ma sát từ 20o tới 30o thì FoS tăng tương ứng từ 1,0 đến 1,5.

Khi lực dính kết tăng từ 60 KN/m2 lên 80 KN/m2 thì FoS tăng từ 1,26 lên 1,32.

Khi khối lượng thể tích tăng từ 2,0 t/m3 lên 2,4 t/m3 thì FoS giảm từ 1,308 xuống 1,268.

C   Hình 3 27 Mối liên hệ giữ hệ số ổn định và các thông số độ 2





Hình 3.27. Mối liên hệ giữ hệ số ổn định và các thông số độ bền và trọng lượng riêng của đất đá

3.4. ĐỀ XUẤT 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

3.4.1. Xây dựng nguyên tắc công nghệ đổ thải đảm bảo độ ổn định bãi trong điều kiện mưa mùa nhiệt đới

Mưa mùa nhiệt đới ảnh hưởng trực tiếp tới bãi thải qua việc lượng nước mưa xâm nhập vào bãi thải gây áp lực lỗ rỗng, làm lực dính kết, góc nội ma sát giảm, dung trọng đất đá tăng lên. Mặt khác các trận mưa lớn gây khó khăn cho các thiết bị hoạt động trên bãi thải. Với yêu cầu bãi thải cụ thể, hệ số ổn định đã được chấp thuận, các thông số: chiều cao tầng thải, bề rộng đai an toàn, góc dốc sườn tầng tahair, bãi thải cũng được xác định rõ ràng. Từ đó khi lựa chọn công nghệ, thiết bị đổ thải đổ thải cần theo nguyên tắc sau:

- Đảm bảo các thông số bãi thải đã lựa chọn;

- Đảm bảo khối lượng đổ thải yêu cầu (m3/ngày, m3/tháng, m3/năm);

- Đảm bảo an toàn cho người và thiết bị; diện tích chiếm đất nhỏ nhất, ít ảnh hưởng đến các công trình dân sinh, công nghiệp và môi trường xung quanh khu vực;

- Đảm bảo thuận lợi cho công tác cải tạo phục hồi môi trường các bãi thải;

- Ổn định trong điều kiện biến đổi khí hậu (mưa lũ lớn bất thường, kéo dài);

- Đảm bảo chi phí và giá thành đổ thải là nhỏ nhất.

Các bãi thải đất đá vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh chủ yếu là bãi thải ngoài đổ trên sườn núi bằng công nghệ ô tô + máy ủi. Hiện nay, mỏ than Cao Sơn sử dụng băng tải và máy ủi và mỏ Cọc Sáu đổ thải trong. Một cách khái quát, công nghệ đổ thải tại các bãi thải tại vùng Cẩm Phả - Quảng Ninh hiện nay gồm:

+ Công nghệ sử dụng ô tô máy ủi;

+ Công nghệ sử dụng băng tải và máy ủi;

+ Công nghệ sử dụng ô tô và máy ủi đổ thải trong.

3.4.2. Công nghệ đổ thải bãi thải ngoài

3.4.2.1. Đối với các bãi thải xây dựng mới

Đặc thù bãi thải xây dựng trên sườn núi khi đổ thải đầu tầng, nghĩa là các ô tô vận tải đất đá di chuyển xuống dốc nên có thể đổ thải với chiều cao tầng thải tối đa nhưng vẫn đảm bảo hệ số ổn định bãi thải FoS > 1,3. Theo tính toán tại Bảng

3.22, khi chiều cao H = 90 m hệ số ổn định FoS >1,0 nên có thể chọn chiều cao 1 tầng thải tối đa là 90 m. Bề rộng tối thiểu của mặt tầng thải để ô tô vào đổ thải theo phương pháp chu vi (Hình 3.28) được thể hiện ở công thức (3.56).

Hình 3.28. Sơ đồ xác định bề rộng tối thiểu của mặt tầng thải

Bmin = 0,5(Lô+Bô)+Rq+Z1+Z2, m (3.56)

Trong đó: Lô, Bô - chiều dài và chiều rộng của ô tô, m; Rq - bán kính quay của ô tô, m; Z1- khoảng cách an toàn từ mép tầng thải tới vệt xe chạy, m; Z2 - khoảng cách an toàn từ chân tầng thải phía trên tới vệt xe chạy, m.

Với mỗi loại ô tô, Bmin có các giá trị khác nhau. Giả sử bãi thải được thiết kế có bề rộng mặt tầng kết thúc là Bt. Tùy thuộc giá trị của Bmin, NCS đề xuất các sơ đồ đổ thải như sau:

a) Sơ đồ đổ thải theo khối lần lượt từ dưới lên

Giả thử B là điểm giới hạn cho phép đổ thải. Từ B vẽ bờ kết thúc của bãi thải với chiều cao tầng thải Ht, góc dốc sườn tầng thải β và chiều rộng mặt tầng thải kết thúc Bt (xác định theo công thức 3.50)

* Nếu Bt > Bmin, từ mép trên của bờ bãi thải C vẽ CE song song với sườn tầng thải. Khối lượng đổ thải chính là V1; khối lượng đổ thải V2 và V3 là khối lượng đổ

thải nhằm tạo bờ bãi thải lúc kết thúc đổ thải.

Khi kết thúc đổ thải giai đoạn này với chiều cao của bãi thải H sẽ tiến hành thải đá giai đoạn 2 mà điểm B’ là điểm xuất phát có vai trò như điểm B. Trình tự đổ thải trong giai đoạn này như sau: đổ xong khối lượng V’1, tiếp theo là khối lượng V’2, kết thúc là khối lượng V’3. Trình tự đổ thải theo khối lần lượt từ dưới lên khi Bt > Bmin được thể hiện trong Hình 3.29.

Hình 3.29. Trình tự đổ thải theo khối khi Bt >Bmin

Ưu điểm nổi bật của phương án đổ thải này là hiệu quả kinh tế cao do giảm được chi phí vận tải đá, còn hạn chế có thể xảy ra do hiện tượng sụt lở bờ mỏ khi gặp những trận mưa lớn làm trôi lấp những đối tượng cần bảo vệ.

* Nếu Bmin > Bt: Trình tự đổ thải trên chiều cao H (3 tầng thải) của bãi thải theo các khối: V1 → V2 → V3 → V4 → V5. Khối lượng đổ thải chính là V1, V2, V3; V4 là khối lượng đổ thải nhằm tạo bờ bãi thải khi kết thúc đổ thải. Trình tự đổ thải theo khối lần lượt từ dưới lên khi Bmin > Bt được thể hiện trong Hình 3.30.

Hình 3.30. Trình tự đổ thải theo khối khi Bmin > Bt