Xói Lở Các Tầng Thải Từ Mức +200÷+60 M Gây Bồi Lấp Mặt Bằng +58 [5]

bình bãi thải 22÷25°. Các tầng thải có chiều dày từ 27÷72 m, trung bình 44 m; góc dốc sườn tầng 32÷48°, trung bình 40°; chiều rộng mặt tầng đạt 30÷60 m. Trong trận mưa lũ cuối tháng 7 đầu tháng 8/2015 đã xảy ra xói lở các tầng từ mức +200 m ÷

+60 m, với chiều dài gần 800 m. Đất đá xói lở cùng với lượng mưa lớn tạo thành dòng lũ bùn tràn vào mặt bằng Công ty TNHH 1TV 790 ở cao trình +58 đến +6 m, trên diện tích khoảng 5 ha. Lũ bùn chảy tràn qua đường vận chuyển TKV xuống hạ lưu làm ảnh hưởng đến một số hộ dân cư thuộc phường Mông Dương (Hình 1.6).

Hình 1 6 Xói lở các tầng thải từ mức 200÷ 60 m gây bồi lấp mặt bằng 58 1

Có thể bạn quan tâm!

Xem toàn bộ 222 trang tài liệu này.

Hình 1.6. Xói lở các tầng thải từ mức +200÷+60 m gây bồi lấp mặt bằng +58 [5]

1.3.3.2. Bãi thải Bàng Nâu

Bãi thải Bàng Nâu gồm khu vực trong Bàng Nâu và Bắc Bàng Nâu nằm về phía Bắc, Tây Bắc của khai trường mỏ Khe Chàm II (lộ thiên) và mỏ Cao Sơn. Theo thiết kế, chiều dài bãi thải khoảng 3.000 m, rộng 2.000 m, cốt cao mặt bãi thải

+300 m. Vị trí bãi thải Bàng Nâu được thể hiện trên Hình 1.7.

Hình 1.7. Sơ đồ ranh giới bãi thải Bàng Nâu [5]

Tính đến 30/06/2015, khu vực mỏ Cao Sơn đổ mức +290 m, gồm 4 tầng thải với cao trình lần lượt là +120 m, +150 m, +260 m và +290 m. Chiều cao tầng thải từ 20÷40 m, chiều rộng mặt tầng thải từ 30÷110 m. Hiện nay, mỏ đã lắp đặt hệ thống băng tải và đang đổ thải trên mặt bãi thải Bàng Nâu ở mức +300 m (Hình 1.8).

Mỏ Khe Chàm II (lộ thiên) đổ thải cốt cao mặt bãi thải ở mức +195 m, gồm 2 tầng thải là +175 m, +195 m, chiều cao tầng thải từ 20÷30 m, chiều rộng mặt tầng thải từ 30÷120 m. Góc dốc sườn tầng thải từ 32÷40o, góc dốc chung của bãi thải nằm trong khoảng 25÷30o.

Hình 1.8. Bãi thải Bàng Nâu khu vực mỏ Cao Sơn đổ thải

1.3.3.3. Bãi thải Đông Khe Sim - Nam Khe Tam

Bãi thải Đông Khe Sim - Nam Khe Tam nằm ở phía Bắc bãi thải Mông Giăng, phía Tây, Tây Nam khai trường mỏ Khe Chàm II (lộ thiên) và mỏ Cao Sơn. Bãi thải dài khoảng 3.800 m, rộng trung bình 1.500 m, cốt cao mặt bãi thải đến +300 m. Sơ đồ ranh giới bãi thải Đông Khe Sim - Nam Khe Tam được thể hiện trên Hình 1.9.

Tính đến 30/06/2015, cốt cao mặt bãi thải đạt mức +315 m. Chiều cao tầng thải từ 30÷70 m, chiều rộng mặt tầng thải từ 30÷70 m. Phía Nam là mặt bằng sàng tuyển than +225 m của Công ty TNHH 1TV 86 - Tổng Công ty Đông Bắc.

Hình 1.9. Sơ đồ ranh giới bãi thải Đông Khe Sim - Nam Khe Tam [5]

1.3.3.4. Bãi thải Mông Giăng

Bãi thải Mông Giăng kết thúc đổ thải ở cao trình +450 m, từ năm 2012 đã được cải tạo sườn phía nam từ mức +288 m đến mức +450 m cắt thành 8 tầng, chiều cao tầng 20÷30 m, góc dốc sườn tầng 31÷37°, chiều rộng mặt tầng 10÷20 m (Hình 1.10).

Hình 1.10. Hiện trạng bãi thải Mông Giăng

1.3.3.5. Bãi thải trong moong Lộ Trí, mỏ Đèo Nai

Từ năm 2015 mỏ Đèo Nai đổ thải chủ yếu tại bãi thải trong Lộ Trí từ mức

+200 m đến mức +350 m. Tại khu vực này, các tầng thải có chiều cao từ 35÷37 m, góc dốc sườn tầng từ 35÷37° (Hình 1.11).

Trong năm 2015 mỏ Đèo Nai đổ thải chủ yếu tại bãi thải trong Lộ Trí từ mức

+200 m đến mức +350 m. Tại khu vực này các tầng thải có chiều cao từ 35÷37 m góc dốc sườn tầng từ 35÷37°; các thông số sườn tầng đều lớn hơn các thông số tại

sườn phía nam đã được cải tạo nhưng các tầng thải không bị biến dạng trong đợt mưa lũ vào cuối tháng 7 đầu tháng 8/2015.

Hình 1.11. Hiện trạng bãi thải trong moong Lộ trí Đèo Nai

1.3.3.6. Bãi thải trong moong Tả Ngạn - Cọc Sáu

Bãi thải trong moong Tả Ngạn - Cọc Sáu đã được mỏ Cọc Sáu đổ thải tạm từ năm 2011, đến nay đã kết thúc đổ thải ở mức +135 m. Mặt bãi thải được sử dụng làm bãi chứa than (Hình 1.12). Năm 2017 mỏ than Đèo Nai đã tiến hành bóc lại phần phía Tây của bãi thải.

Hình 1.12. Bãi thải trong moong Tả Ngạn, mỏ Cọc Sáu

1.3.4. Công nghệ đổ thải

Đến nay, nhiều bãi thải như Đông Cao Sơn, Chính Bắc, Bàng Nâu của các mỏ Núi Béo, Cọc Sáu,... đã đổ với khối lượng tới hàng trăm triệu m3 đất đá, chiều cao bãi thải tới vài trăm mét, số lượng tầng thải nhiều. Trong những năm tới, khối lượng đất bóc tại các mỏ than lộ thiên tăng từ 10÷60 triệu m3/năm [5].

Hầu hết các mỏ khai thác than lộ thiên Việt Nam sử dụng hình thức đổ thải với

công nghệ đổ thải bãi thải cao, kết hợp giữa ô tô - máy ủi (Hình 1.13). Quá trình thải đá gồm các công việc theo trình tự như sau: ô tô đổ đất đá trực tiếp xuống sườn hoặc lên mặt tầng thải, máy ủi đẩy đất đá xuống suờn tầng thải (hoặc san nó theo bề mặt) và duy trì đường ô tô trên tầng thải. Các bãi thải này thường có chiều cao từ 60÷150 m, có nơi đến 270 m, góc dốc sườn bãi thải tương đối lớn từ 30÷40°.

Ngoài ra, mỏ than Cao Sơn đang vận hành tuyến băng tải ra bãi thải Bàng Nâu có bề rộng 2 m, công suất 20 triệu m3/năm (Hình 1.13). Đây là hệ thống băng tải có qui mô, công suất lớn và hiện đại nhất tại Việt Nam cũng như trong khu vực. Khi vận tải bằng băng tải, công tác thải đá phối hợp với máy thải đá kiểu công-xôn [10].

Hình 1.13. Công nghệ đổ thải bãi thải cao, kết hợp giữa ô tô - máy ủi

Hình 1.14. Sơ đồ công nghệ đổ thải bằng băng tải

1.4. ĐÁNH GIÁ CÁC NGHIÊN CỨU VỀ CÔNG TÁC ĐỔ THẢI

Liên quan đến công tác đổ thải trên mỏ lộ thiên, có thể liệt kê các nghiên cứu trong và ngoài nước như sau:

1.4.1. Các nghiên cứu ngoài nước

Các nhà khoa học LB Nga đã đóng góp đáng kể vào việc giải quyết vấn đề quản lý ổn định mái dốc ở các moong và bãi thải lộ thiên như: Фисенко Г.Л. [101], Ильин А.И., Гальперин А.М., Стрельцов В.И. [86], Попов И.И., Окатов Р.П. [96], Певзнер М.Е. [92], Демин А.М. [85], Сапожников В. Т. [98], Попов В.Н., Шпаков П.С., Юнаков Ю.Л. [95], Половов Б.Д. [94], Туринцев Ю.И., Половов Б.Д., Гордеев В.А. [100], Крячко О.Ю. [89], Козлов Ю.С. [88], Будков В.П. [84] và các nhà khoa học nước ngoài khác như [33], [34], [56], [65], [71],...

1.4.1.1. Phương pháp phân tích ổn định

Ngày nay trên thế giới có hơn 100 phương pháp tính toán ổn định mái dốc nói chung, bãi thải nói riêng [95]. Các phương pháp này được phân thành ba nhóm chính là: Phương pháp cân bằng giới hạn (LEM), Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM) và Phương pháp số (NMM).

- Phương pháp cân bằng giới hạn (LEM): đánh giá trạng thái cân bằng của một khối trượt dưới tác dụng của trọng lực. Chuyển động tịnh tiến hoặc chuyển động quay được xem xét trên một mặt trượt tiềm năng giả định hoặc đã biết phía dưới khối đất hoặc đá. Đối với phương pháp cân bằng giới hạn, kỹ thuật phân mảnh được sử dụng phổ biến nhất. Theo trường phái này, khối trượt được chia thành các mảnh như của Taylor (1937), Bishop (1955) và Spencer (1967). Các phương pháp này đều dựa trên nguyên lý cân bằng tĩnh học (tức là cân bằng tĩnh của lực và/hoặc momen), mà không xét đến dịch chuyển trong khối đất. Mức độ an toàn của mái dốc được đánh giá bằng hệ số ổn định mái dốc FoS (là tỷ số giữa lực/mô men chống trượt với lực/mô men gây trượt). Các phương pháp phân mảnh khác nhau thì cho kết quả khác nhau do khác nhau về giả thiết các lực tương tác giữa các mảnh.

Giả thiết về lực tương tác giữa các mảnh và mối liên hệ giữa chúng theo các hướng pháp khác nhau được tổng hợp trong Bảng 1.6.

Bảng 1.6. Phương trình cân bằng tĩnh học trong phương pháp phân mảnh

Phương pháp

Cân bằng mô men	Cân bằng lực
Ordinary hoặc Fellenius	Có	Không
Bishop đơn giản	Có	Không
Janbu đơn giản	Không	Có
Spencer	Có	Có
Morgenstern-Price	Có	Có
Corps of Engineers – 1	Không	Có
Corps of Engineers – 2	Không	Có
Lowe-Karafiath	Không	Có
Janbu tổng quát	Có	Có
Sarma	Có	Có

- Phương pháp phần tử hữu hạn (FEM): Đất đá được coi như là một vật liệu dẻo tuyệt đối và thỏa mãn đồng thời hai định lý giới hạn trên và giới hạn dưới. Theo nguyên lý giới hạn trên, nếu các tải trọng ngoài tác dụng lên một khối trượt và công sinh ra bởi các tải trọng ngoài gây gia tăng chuyển vị cân bằng với công sinh ra bởi nội lực thì giá trị tải trọng ngoài không nhỏ hơn tải trọng phá hủy. Còn theo nguyên lý giới hạn dưới, nếu trường ứng suất được tìm thấy cân bằng với tải trọng ngoài không vượt quá điều kiện phá hoại thì tải trọng ngoài không lớn hơn tải trọng phá hủy.

- Phương pháp số (NMM): như phần tử hữu hạn thì khối đất đá được rời rạc hóa thành các phần tử liên kết với nhau tại các điểm nút. Mỗi nút phần tử là một tập hợp các bậc tự do có thể thay đổi dựa theo điều kiện biên của bài toán. Tất cả các điều kiện của phần tử được tập hợp lại thành ma trận tổng thể. Giải phương trình ma trận tổng thể sẽ tìm được nghiệm của bài toán.

Phổ biến nhất ở Nga là phương pháp cân bằng giới hạn theo đa giác lực của

G.L. Fisenko. Phân loại chi tiết nhất các phương pháp tính sự ổn định của mái dốc của các tác giả Nga và nước ngoài được phát triển bởi Певзнер М.Е. [92], [93].

Dựa trên phương pháp lực đa giác, Wickland, B. E., & Wilson, G. W [76] đã đề xuất khái niệm của riêng mình để tính toán các thông số của bãi chứa, giúp bãi chứa ổn định.

Các phương pháp tính toán mang lại độ chính xác ước lượng khá đầy đủ cho các mục đích thực tế đáng được quan tâm, đó là phương pháp áp lực trượt đất của Шахунянц, Г.М. [102] và phương pháp tổng đại số các lực tác động lên một mặt trượt hình trụ tròn, cho phép tính toán các thông số của bãi thải trên nền cứng.

Do những hạn chế cố hữu của phương pháp cân bằng giới hạn, phương pháp phần tử hữu hạn ngày càng được sử dụng nhiều hơn trong phân tích ổn định mái dốc [25], [45], [70], [75]. Các phương pháp phần tử hữu hạn không xem xét giả định về hình dạng hoặc vị trí của bề mặt trượt tới hạn. Các phương pháp phần tử hữu hạn cũng có thể dễ dàng được sử dụng để tính toán ứng suất, chuyển động, áp lực lỗ rỗng trong bãi thải.

Công trình [69] đã nghiên cứu bãi thải tại một mỏ của Công ty TNHH Than Ấn Độ đã được nghiên cứu. Hai kỹ thuật khác nhau LEM và FEM đã được sử dụng để mô phỏng và phân tích bãi chứa hiện có về khả năng chứa và độ an toàn của bãi thải. Kết quả thu được từ phân tích LEM và FEM cho thấy rằng độ dốc tối ưu hóa cho FoS lần lượt là 1,49 và 1,3. Do đó, dung lượng chứa của bãi thải tăng khoảng 14%, điều này càng khuyến khích khả năng tiết kiệm đất.

1.4.1.2. Công nghệ và các thông số bãi thải

Công nghệ đổ thải phương pháp xây dựng được các tác giả đề xuất với các tầng thải thấp nâng cao ổn định bãi thải được các công trình [14], [30], [31], [77] thực hiện.

Công trình [73] đã nghiên cứu tối ưu hóa chiều cao tầng thải bằng cách so sánh các mô hình numerical bãi thải kết hợp hình học của chiều cao, góc dốc của tầng thải và số lượng đai an toàn. Mô hình cho thấy rằng việc tăng chiều cao của tầng có thể tạo ra ứng suất cắt và có thể bắt đầu mất ổn định băng ghế. Tuy nhiên, ứng suất cắt có thể được hạn chế bằng cách bố trí đai an toàn hoặc giảm góc dốc để thỏa mãn các tiêu chí ổn định.

1.4.1.3. Nghiên cứu ảnh hưởng của thấm đến ổn định mái dốc

Sự thấm nước ở các sườn đất là một yếu tố quan trọng có thể dẫn đến trượt nông hoặc hư hỏng sâu, tùy thuộc vào tính chất vật liệu, hình dạng mái dốc và cường độ mưa [47]. Phân tích độ dốc sự ổn định và rủi ro hư hỏng liên quan đôi khi đòi hỏi độ bền cắt của vật liệu không bão hòa, có thể bị ảnh hưởng bởi sự xâm nhập