bài giảng môn học đào chống lò

1
Bi giảng môn học đo chống lò
(Dùng cho sinh viên ngnh khai thác)
(Thời lợng 60 tiết)
Mục đích môn học :
1- Có kiến thức cơ bản về các loại kết cấu chống cho công trình ngầm nằm ngang, nằm
nghiêng, giếng đứng hầm trạm;
2- Có kiến thức cơ bản về công nghệ thi công các công trình ngầm trong đá rắn, đá
mềm, khi đo công trình ngầm nằm ngang, công trình ngầm nằm nghiêng, giếng
đứng v công nghệ chống giữ trong các công trình ngầm hầm trạm
Yêu cầu môn học:
1- Nắm vững đợc tính năng v công dụng từng loại hình kết cấu chống trong từng
loại điều kiện địa chất v kỹ thuật mỏ Việt nam;
2- Nắm vững đợc các khâu trong dây chuyền công nghệ đo chống công trình ngầm
nằm ngang, đo chống công trình ngầm nằm nghiêng, đo chống giếng đứng, các
bộ phận công trình khác;

Chơng1: những vấn đề chung khi thi công
công trình ngầm trong mỏ
1.1 Các khái niệm chung:
Hiện nay cũng nh trong tơng lai các vùng mỏ khai thác than v kim loại ở
nớc ta sẽ phải tiến hnh xây dựng hoặc mở rộng nhiều mỏ hầm lò. Nói chung, tại tất
cả các mỏ (đang xây dựng cơ bản hoặc đang khai thác) đều phải thi công một khối
lợng khá lớn các đờng lò bằng, lò nghiêng. Mặt khác, do điều kiện khai thác cng
ngy cng xuống sâu v các điều kiện cấu tạo phức tạp của vỉa nên khối lợng các đ-
ờng lò cơ bản v các đờng lò chuẩn bị ngy cng tăng tại các mỏ khai thác hầm lò.
Vì vậy, nếu muốn rút ngắn thời gian xây dựng mỏ hay thời gian chuẩn bị cho một tầng
khai thác, ngời ta cần phải tăng nhanh tốc độ thi công các đờng lò xây dựng cơ bản
phục vụ cho công tác mở vỉa. Tóm lại, quá trình đ
o v chống các đờng lò l khâu

đầu tiên v quan trọng để tiến hnh mở vỉa v khai thác khoáng sản bằng phơng
pháp hầm lò.
- Đờng lò trong mỏ l những khoảng trống, trong vỏ trái đất đợc tạo ra sau khi
lấy đi phần khoáng sản v đất đá.
+ Để khai thác khoáng sản có ích bằng phơng pháp hầm lò, ngời ta phải đo hệ
thống các đờng lò bao gồm: Đờng lò mở vỉa, chuẩn bị khai thác, v các công trình
hầm trạm khác vv
* phân loại các đờng lò trong mỏ:
Tất cả các đờng lò với các công dụng khác nhau m có tên gọi khác nhau v đợc
phân thnh các nhóm: (hình 1.1)
* Nhóm công trình thẳng đứng:
- Giếng đứng: l công trình ngầm có phơng thẳng đứng hoặc gần thẳng đứng (góc
nghiêng so với mặt phẳng nằm ngang > 75
0
) Tùy theo tính chất v công dụng của nó
m có các tên gọi khác nhau.

2
- Giếng đứng chính: l loại đờng lò thẳng đứng có lối thông trực tiếp lên mặt đất
giếng dùng để vận tải khoáng sản từ dới ngầm lên mặt đất, lm lối thoát gió bẩn (hay
còn đợc gọi l giếng thùng cũi, thùng skíp).
- Giếng đứng phụ: dùng để vận tải vật liệu, thiết bị, ngời lên xuống, đa gió sạch
vo trong mỏ.
- Giếng mù: l một loại giếng đứng không có lối thông trực tiếp lên mặt đất, nó
dùng để vận tải khoáng sản từ mức dới lên mức trên. Tùy theo mục đích sử dụng m
có giếng mù chính v giếng mù phụ.
* Nhóm công trình nằm nghiêng:
- Giếng nghiêng (Incline) có phơng nằm nghiêng (góc nghiêng so với mặt phẳng nằm
ngang: 10
0

< < 75
0
) có lối thông trực tiếp lên mặt đất tùy theo công dụng của nó m
có tên gọi l giếng nghiêng chính v phụ.
- Lò nghiêng l đờng lò đợc đo dọc theo độ dốc của vỉa đá, trong than hoặc theo
một độ dốc no đó theo mục đích sử dụng v mong muốn của ngời thiết kế, tùy theo
tính chất v công dụng của nó m có các loại đờng lò sau:
+ lò thợng l đờng lò nghiêng của hệ thống công trình ngầm chuẩn bị của mỏ
nằm phía trên mức đờng lò bằng vận chuyển chính phục vụ cho công tác khai thác ở
tầng trên. Tuỳ theo đặc tính sử dụng các lò thợng có tên riêng
( thợng đờng ray, thợng băng tải, máng co, thông gió nối ngời đi lại).
+ Lò hạ l đờng lò nghiêng của hệ thống công trình ngầm chuẩn bị của mỏ, nằm
ở dới mức đờng lò bằng vận chuyển chính nhằm phục vụ cho công tác khai thác ở
tầng dới. Tuỳ theo đặc tính sử dụng chúng có các tên riêng (lò hạ đờng ray, băng
tải, máng co, thông gió v nối ngời đi lại)
* Nhóm công trình nằm ngang:
- Nhóm đờng lò nằm ngang (Adit): l loại đờng lò có góc hợp bởi giữa trục
đờng lò với mặt phẳng nằm ngang một góc (trong đó 0 < < 10
0
). chúng có các
loại sau:
- Lò bằng l đờng lò thờng đợc đo vuông góc hoặc tạo với phơng vỉa một góc
no đó theo mặt phẳng nằm ngang, nếu đờng lò đo xuyên qua một số vỉa đợc gọi
l lò bằng xuyên vỉa, nếu đợc đo dọc theo phơng của vỉa than hoặc đá thì đợc gọi
l lò dọc vỉa.
- Lò song song l loại đờng lò đợc đo song song với lò dọc vỉa vận chuyển hoặc
lò dọc vỉa thông gió phục vụ cho khai thác một tầng hay một phân tầng
- Lò nối, lò liên lạc, cúp l loại đờng lò nằm ngang thờng có chiều di ngắn dùng
để nối hai lò thợng chính v thợng phụ, hai lò hạ, nối hai lò dọc vỉa trong đá v
trong than với nhiệm vụ vận tải, thông gió v đi lại vv

- Ngoi ra còn có một số loại đờng lò nh: phỗng, họng sáo dùng để tháo khoáng
sản có ích.
* Sân Giếng:
- Sân giếng l một hệ thống đờng lò thờng có tiết diện lớn chiều di nhỏ đợc bố
trí xung quanh đáy giếng hoặc ở các mức vận tải dọc theo giếng.
Sân giếng lm nhiệm vụ tiếp nhận khoáng sản từ các khu khai thác chuyển về để trục
lên mặt đất, đồng thời tiếp nhận ngời, thiết bị, vật liệu từ mặt đất đ
a xuống để vận
tải đến khu vực khai thác.

3
* Hầm trạm
- Hầm trạm trong mỏ l các công trình ngầm có kích thớc các chiều xấp xỉ nhau
hoặc chênh lệch nhau không nhiều tuỳ theo quy mô cùng với đặc điểm tợng hình v
công dụng có tên tơng ứng l: hốc, ngách, xởng ngầm, hầm chứa nớc, trạm bơm,
trạm điện, trạm chỉ huy sản xuất, trạm cấp cứu, kho dụng cụ, hầm đầu tầu điện.
* Các công trình ngầm cơ bản, chuẩn bị.
- Các công trình ngầm cơ bản có thời gian phục vụ tơng đối lớn so với thời gian
tồn tại của mỏ, lm nhiệm vụ mở mỏ, mở các cánh v các khu vực của khai trờng
(mine field), cùng với các hầm trạm sân giếng (shaft station), v các chỗ giao cắt giữa
các công trình ngầm ny.
- Các công trình ngầm chuẩn bị có thời gian phục vụ tơng đối ngắn, gắn liền với
thời gian chuẩn bị v khấu lò chợ, cùng với các chỗ giao cắt nhau dọc theo các công
trình ngầm ny (lò thợng, lò hạ, lò nhánh, giếng mù, lò nối, lò liên lạc, phỗng, họng
sáo vv).
* Đặc điểm của các đờng lò trong mỏ:
Diện tích mặt cắt ngang nhỏ (< 20m
2
), khó triển khai các thiết bị lớn có năng
xuất cao

Các đờng lò thờng đo qua các lớp đất đá có tính chất cơ lý thay đổi phức
tạp, vị trí đờng lò nhiều khi phải thay đổi theo vỉa khoáng sản (lúc dọc vỉa,
lúc xuyên vỉa).
Điều kiện môi trờng lm việc khắc nhiệt (khí độc, khí nổ, nhiệt độ cao, độ
ẩm lớn, thiếu ánh sáng, tiếng ồn, bụi, nớc).
1.2. Các công tác thi công xây xựng công trình ngầm trong mỏ:
1. Công tác đo, còn gọi l khai đo hay tách bóc đất đá ra khỏi khối nguyên theo
hình dạng, kích thớc khoảng trống (hang- Opening) đã thiết kế;
2. Công tác gia cố, chống tạm v chống cố định;
3. Công tác xúc bốc, vận chuyển;
4. Công tác thông gió;
5. Công tác chiếu sáng;
6. Công tác thoát nớc, cách nớc v cấp nớc;
7. Công tác cung cấp trang thiết bị, vật t kĩ thuật phục vụ thi công;
8. Công tác phòng chống cháy, nổ, an ton, vệ sinh, môi trờng.
Khi thiết kế tổ chức thi công nhất thiết phải xem xét tất cả các công tác ny.
Mức độ quan trọng v đặc điểm của các công tác đó phụ thuộc vo điều kiện của khối
đất đá, các yêu cầu kỹ thuật cũng nh tính năng sử dụng của công trình ngầm.
1. Công tác đào:
Cũng còn gọi l công tác khai đo hay thực chất l tách bóc đất đá ra khỏi khối
nguyên theo hình dạng v kích thớc của khoảng trống đã đợc thiết kế. Tuỳ thuộc
vo đặc điểm của khối đất đá, loại hình công trình, công tác đo có thể tiến hnh bằng
nhiều phơng pháp khác nhau, cụ thể:
Phơng pháp khai đo công trình ngầm



4
Phơng pháp khai
đo công trình

n
g
ầm
Khoan-nổ
mìn
Máy xúc đo,
máy co
Máy đo
lò
Máy khoan hầm
Máy khiên
đo
Các phơng pháp
thông thờng
Phơng pháp khai
đo bằng máy
(cơ giới)
Máy
khoan hở
Máy khoan
có khiên
chống
Máy đo
ton
gơng
Máy đo
từng
phần
gơng
Các phơng pháp

thi công đặc biệt
Thuỷ
khí,
hoá lý
























Hình 1.2. Phân nhóm và cách gọi các phơng pháp thi công
+ Các phơng pháp thông thờng:

- Phơng pháp thủ công: sử dụng búa chèn (búa khí nén), xẻng khí nén, thậm chí
các phơng tiện thô sơ hơn nh choòng, búa, x beng
- Phơng pháp khoan - nổ mìn (sử dụng năng lợng nổ của thuốc nổ để phá vỡ đất
đá);
- phơng pháp sử dụng các máy xúc đo (máy xúc gầu thuận, gầu gợc, máy xúc
đổ hông) máy co, máy sới;
- Các máy đo lò.
+ Phơng pháp khai đào bằng máy (cơ giới)
- Phơng pháp cơ giới hoá: sử dụng các máy đo hầm, máy khoan hầm, máy khiên
đo (ít đợc áp dụng trong thi công xây dựng công trình mỏ)
+ phơng pháp đào đặc biệt
- Phơng pháp thuỷ khí: phá vỡ đất đá bằng tia khí nén hoặc tia nớc
- Phơng pháp hoá lý: phá vỡ bằng nhiệt nh tia lade, phá vỡ bằng điện, từ, ho tan,
thăng hoa, hoá khí

5
Trong thi công xây dựng các công trình ngầm trong mỏ hiện nay thờng áp
dụng phơng pháp thông thờng, tuy nhiên phơng pháp thủ công chỉ đợc sử dụng l
biện pháp hỗ trợ.
Cho đến nay, dựa vo tính năng v khả năng áp dụng của các phơng pháp đo,
các phơng pháp khoan - nổ mìn, khai đo bằng máy đo hầm, máy đo xúc thờng
đợc gọi l các phơng pháp đo thông thờng hay thông dụng. Các phơng pháp ny
có thể áp dụng thi công các công trình ngầm với mọi dạng tiết diện khác nhau, kích
thớc tiết diện đo có thể biến đổi trong quá trình thi công. Phơng pháp đo bằng
máy khoan hầm (TBM), máy khiên đo đợc xếp vo nhóm thi công bằng máy, bởi lẽ
ở đây không chỉ công tác đo m hầu hết các công tác khác của quá trình thi công
cũng đợc phối hợp thực hiện bằng các biện pháp cơ giới.
Các phơng pháp thuỷ khí v hoá lý đợc xếp vo nhóm phơng pháp đo đặc
biệt.
Nói chung phơng pháp khai đo hợp lí cần đảm bảo các yếu tố sau:

- Tạo ra khả năng tách bóc đất, đá liên tục v kinh tế cho ton bộ công trình;
- Ngăn chặn, hạn chế quá trình giảm bền của khối đất,đá;
- ít gây chấn động nhất, đặc biệt trong khu vực có các công trình xung quanh;
- Không hoặc ít gây tác động đến môi trờng;
- Không gây ảnh hởng bất lợi về kinh tế đối với kết cấu (chống giữ).
Việc lựa chọn một phơng pháp khai đo hợp lí đợc xác định bởi các tham số cơ bản
sau (Hình 1.3):
- Tiết diện, chiều di, góc nghiêng của công trình ngầm;
- Khả năng khai đo v tính mi mòn của đá, liên quan với các dụng cụ khoan, đo;
- Điều kiện địa chất thuỷ văn;
- Các nhóm phơng pháp thi công đo kết hợp với các giải pháp chông giữ;
- Các tham số khác nh tiến độ thi công

Hình 1.3. Sơ đồ phân tích lựa chọn phơng pháp thi
Mục tiêu
sử dụng
Đờng lò
Yếu tố ảnh
h
ở
n
g

Tiết diện
-hình dạng
-kích thớc
Đặc
điể
m
-độ sâu
-độ cong
-chiều di
Mô
i
tr
ờ
n
g

-tiếng ồn
-chấn động
-lún s

ụ
t
P
h
ơn
g

pháp đo/thi
công
khoan
nổ
mìn
máy
đo
lò
máy đo
xúc ,
máy xới
chiều đ
ộ
bền
g
iảm
Loại khối đất/đá
Khối đá cứng/đá bở rời- đất
khôn
g
có nớc n
g
ầm có nớc

6
Đối với mỗi một phơng pháp thi công cần khẳng định đợc:
- Sơ đồ đo (ton gơng hay chia gơng);
- Phơng pháp chống giữ hay bảo vệ khi khai đo;
- Các giải pháp (hay phơng pháp) thoát nớc, cách nớc v giữ ổn định;
- Lựa chọn công cụ, thiết bị, tính phù hợp, khả năng cung cấp cho ton công trình;
- Các phơng pháp v khả năng đo đạc, kiểm tra.
Trên (hình 1.4) phác họa về phạm vi sử dụng của các phơng pháp đo, tùy theo
độ cứng (hay độ bền) của đất đá, có thể tham khảo cho các thông tin định hớng
đầu tiên. Đơng nhiên mỗi loại thiết bị lại có phạm vi sử dụng hạn chế, liên quan
với độ bền, khả năng mi mòn, đặc điểm địa chất, địa chất thủy văn của khối đá,
cần phải tìm hiểu kỹ, trớc khi đi đến quyết định sử dụng.

Hình 1.4. Cơ sở lựa chọn phơng pháp đào theo loại đất, đá
Tuy nhiên, kinh nghiệm thực tế cho thấy việc lựa chọn còn phụ thuộc vo hiệu
quả kinh tế. Trên hình 1.5 minh hoạ định tính về mối quan hệ giữa các phơng pháp
khai đo nêu trên với chiều di công đoạn khai đo v hiệu quả kinh tế. Đơng nhiên
tuỳ thuộc vo điều kiện địa chất, v điều kiện hình học m các phạm vi áp dụng đợc
xác định có thể biến động ở khoảng nhất định. Chẳng hạn khi độ cứng v độ mi mòn
quá lớn thì phơng pháp cắt từng phần không còn phù hợp, hoặc khi tiết diện đo bắt
buộc có dạng không tròn thì không thể áp dụng phơng pháp khoan hầm.
Nói chung trong thực tế việc lựa chọn phơng pháp thi công (khai đo) nên ginh cho
bên thi công. V để cho phơng pháp đợc lựa chọn đáp ứng đợc các điều kiện của
chủ đầu t, thi cần thiết phải xác định các điều kiện có tính quyết định nh điều kiện
địa chất, điều kiện về bảo vệ môi trờng.

Đất Đá mềm Đá cứn
g

Thủ côn
g

Máy
đo xúc
Máy
đo lò
Máy
khoan
khoan/ n
ổ
mìn
Cơ khí T.c

loại đá
công cụ
PPháp
Các dạng khác nhau tùy theo điều kiện cụ thể TBM, SM, kích ép ống

7

Hình 1.5. Phạm vi áp dụng kinh tế của các phơng pháp
khai đào phụ thuộc vào chiều dài công trình
Sau khi khai đo công trình ngầm, trạng thái cơ học cân bằng tự nhiên của khối
đá xung quanh công trình bị biến đổi chuyển sang trạng thái cân bằng mới. ở trạng
thái cân bằng mới ny, khối đá có thể ổn định hay không ổn định. Khối đá l ổn định
nếu nh các biến đổi cơ học không lm thay đổi hình dạng v kích thớc của công
trình ngầm (khoảng trống) sau khi đo v trong suốt thời gian tồn tại của công trình.
Ngợc lại, khối đá l không ổn định.
Nếu khối đá ổn định sau khi đo công trình ngầm, công trình ngầm có thể để
lu không mặt lộ (không cần có các kết cấu chống giữ). Trong trờng hợp khối đá có
khả năng mất ổn định thì phải tiến hnh các biện pháp gia cờng, chống giữ bổ sung
cho khối đá.
* Các biểu hiện mất ổn định, sự cố khi thi công
Khi thi công xây dựng các công trình ngầm có thể xảy ra các sự cố, rủi ro khác
nhau, tùy thuộc vo điều kiện địa chất, địa cơ học cụ thể của khối đất đá trong khu vực
bố trí công trình, cũng nh giải pháp thi công v hình dạng, kích thớc của công trình
ngầm. Trong các bảng 1 v 2 giới thiệu sơ đồ mô phỏng các khả năng sự cố có thể xảy
ra, cùng với các giải pháp bảo vệ, chống tạm thờng đợc sử dụng để ngăn chặn các
sự cố đó. Đơng nhiên cũng cần lu ý l với tiến bộ kỹ thuật trong lĩnh vực xây dựng
công trình ngầm, nhiều biện pháp bảo vệ đã v đang đợc phát triển, ngy cng có
hiệu quả hơn.

Khoan-nổ
ì
Máy đo hầm
(máy cắt từng

p
hần
Máy khoan
hầm
Chiều di hầm
T
ổ
n
g

c
hi
p
hí
Khoan-nổ mìn
Cắt từn
g

p
hần
Khoan hầm

8


Bảng 1.1. Các dạng sự cố khi xây dựng công trình ngầm trong khối đá
Hiện tợng Hậu quả Giải pháp Sơ đồ sự cố
Tróc vỡ đá Nguy hiểm cho
ngời v máy
móc
Bêtông phun, lới
thép



Sập lở các
khối nứt
Vùi lấp ngời
v máy móc
Neo hệ thống, vòm
bêtông, lới thép



áp lực do
dịch chuyển,
biến dạng
Thu nhỏ tiết
diện do hoá
dẻo
Đo tăng tiết diện,
tạo khả năng biến

dạng, kết cấu chống
có khả năng mang
tải

áp lực
trơng nở do
có sét,
anhydrit
Thu nhỏ tiết
diện
Ngăn cách nớc,
Tăng khả năng
mang tải của kết cấu
chống

Nh trên
ụp nớc do
khe nứt hở
Giảm khả năng
chịu cắt.
Phá huỷ của
nớc
Bơm, tháo khô, tính
toán hệ thống phòng
nớc

Thoát khí Nổ khí, khí
nguy hại
Thông gió tốt, các
phơng tiện đo, dự

báo khí



















9


Bảng 1.2. Các dạng sự cố có thể gặp khi đào CTN trong khối đất

Hiện tợng Hậu quả Giải pháp Sơ đồ
Tróc lở đất,
đá rời
Vùi lấp ngời,
máy móc

Kết cấu khung,
lới, bêtông
phun

Mất ổn định
gơng đo
Vùi lấp ngời,
máy móc
Sử dụng các
giải pháp
chống đỡ trớc

Sập lở đến
mặt đất
Gay gián đoạn thi
công, tác động
đến mặt đất
Phối hợp các
giải pháp nêu
trên

Lún mặt đất Trên mặt đất:
xuất hiện vết nứt.
Nh, tuynen: nứt
nẻ, sập đổ
Lắp dựng
nhanh kết cấu
chống có khả
năng chịu tải
ngay

Thấu kính
cát
Nguy hiểm cho
ngời, máy móc;
Gây mất ổn định
tiếp
Sử dụng biện
pháp giảm tải,
bêtông phun,
khoan phun

Phá huỷ nền,
nền phần
vòm
Gây sụt lún, tác
động bất lợi đến
các giai đoạn thi
công sau, sập
vòm
Đóng ép ván cừ
nhỏ, cọc nhồi
bằng khoan
phụt dạng tia,
neo

Nén ép chân
nền
Nguy hiểm cho
ngời, máy móc;

gây mất ổn định
tiếp theo
Khẩu độ thi
công ngắn


2. Công tác gia cố, chống tạm và chống cố định:
Công tác gia cố, chống tạm, chống cố định bao gồm ton bộ các giả pháp,
phơng pháp đợc áp dụng đảm báo tính ổn định, an ton cho công trình trong quá
trình thi công v sử dụng sau nay.
Các biện pháp gia cố khối đất đá, cũng còn gọi l chống giữ tích hợp (chúng
tôi đề nghị sử dụng khái niệm nay, vì các kết cấu kỹ thuật xâm nhập hẳn vo bên trong
khối đất đá, ví dụ nh neo, ximăng, chất dẻo, nớc đóng băng), các loại cọc, ván cừ,
ống thép, đợc áp dụng để tăng cờng khả năng chịu tải của khối đất đá, cải thiện
các tính chất cho khối đất đá tạm (đóng băng) thời hay lâu di. Các biện pháp gia cố

10
khối đất đá có thể đợc thực hiện trớc khi đo, trong quá trình thi công v đặc biệt l
trong quá trình sử dụng, khai thác công trình ngầm phục vụ duy tu, bảo dỡng.
Công tác chống tạm hay bảo vệ đợc áp dụng với mục tiêu chính l nhanh chóng lắp
dựng kết cấu để bảo đảm an ton cho ngời v thiết bị trong khu vực đang tiến hnh
thi công trớc gơng đo. Để chống tạm có thể áp dụng nhiều giải pháp khác nhau:
gia cố bề mặt bằng bêtông phun, gia cố khối đất đá bằng neo, các kết cấu chống đỡ
nh gỗ, thép hìnhđơng nhiên cũng có thể coi các giải pháp gia cố ban đầu, trớc
khi khai đo vo các biện pháp chống tạm.
Công tác chống cố định l lắp dựng kết cấu lâu di của công trình ngầm. Kết cấu ny
có chức năng đảm bảo tính ổn định lâu di của công trình trong quá trình khai thác,
vận hnh. Các kết cấu đợc sử dụng tuỳ thuộc không chỉ vo tính chất của khối đất đá,
đặc điểm địa chất, địa chất thuỷ văn của khối đất đá, tính năng kỹ thuật của công trình
m còn cả vo phơng pháp đo cũng nh thi công đợc áp dụng. Trong thiết kế hiện

nay có nhiều quan điểm khác nhau. Có quan điểm bỏ qua các kết cấu gia cố, chống
tạm khi thiết kế kết cấu chông cố định (cũng còn gọi l kết cấu công trình ngầm),
nhng trong nhiều trờng hợp lại cho rằng cần chú ý đến các kết cấu đó vì lí do kinh
tế.
3. Công tác xúc bốc, vận chuyển:
Công tác xúc bốc vận chuyển cũng l một khâu quan trọng trong công tác thi
công xây dựng công trình ngầm. Xúc bốc v vận chuyển trớc hết l đa khối đất đá
đợc tách bóc ra khỏi khối nguyên ra khỏi khu vực xây dựng công trình ngầm, hoặc l
đến khu vực đổ thải (bãi thải), hoặc l đên khu vực chế biến. Đây l công việc có khối
lợng v đòi hỏi thời gian thực hiện khá lớn, do vậy cũng cần đợc nghiên cứu kỹ
trớc khi thi công. đặc biệt l hiện nay có rất nhiều phơng tiện xúc bốc v vận
chuyển đất đá đợc chế tạo với các khả năng, công suất khác nhau. Lựa chọn các thiết
bị đo, xúc bốc v vận chuyển đồng bộ v thích hợp sẽ góp phần tăng tốc độ thi công
v hợp lí giá thnh thi công. Xúc bốc v vận chuyển có thể thực hiện thủ công hoặc
bằng cơ giới, mặc dù ngy nay chủ yếu l xúc bốc, vận chuyển bằng cơ giới, xong
biện pháp thủ công vẫn không thể thiếu khi cần thiết v luôn còn l giải pháp hỗ trợ
trong các trờng hợp khó khăn, chật hẹp
4. Công tác thông gió:
Công tác thông gió trong quá trình thi công đợc áp dụng nhằm đảm bảo điều
kiện môi trờng công tác bình thờng cho ngời lao động. Thông gió không thuần túy
l cung cấp gió sạch, m còn góp phần lm cải thiện điều kiện vi khí hậu (đảm bảo
nhiệt độ, độ ẩm hợp lý, hạn chế bụi, giảm thiểu các khí thải độc hại). Tuỳ theo sơ đồ
thông gió đợc thiết kế cho công tác thi công có thể phân ra lm ba nhóm l: thông
gió đẩy, thông gió hút v thông gió phối hợp (phối hợp hút v đẩy).
5. Công tác chiếu sáng:
Công tác chiếu sáng đợc sử dụng nhằm đảm bảo ánh sáng trong quá trình lm
việc. Có thể sử dụng các bóng điện treo dọc theo trục đờng lò hoặc có thể dùng đèn
ắc quy cá nhân. Nguồn điện cung cấp để chiếu sáng có thể từ mạng điện của xí nghiệp
hoặc bằng các máy phát điện cục bộ.
6. Công tác thoát nớc, cách nớc và cấp nớc, lắp đặt các đờng ống, đờng

cáp:

11
Công tác thoát nớc, cách nớc v cấp nớc đợc áp dụng tuỳ thuộc vo từng
điều kiện thi công cụ thể. Thoát nớc bao gồm các biện pháp tháo khô ton bộ khối
đất đá trong khu vực thi công, các biện pháp hạ mực nớc ngầm tạm thời khi thi công
cũng nh dẫn nớc, gom nớc tại công trình ngầm đang thi công nhằm đảm bảo các
điều kiện khô ráo v an ton tối thiểu cho quá trình thi công. Cách nớc l giải pháp
không cho nớc xâm nhập vo khu vực đang thi công, cũng nh cho công trình lâu di
trong quá trình vận hnh. Kết cấu công trình v công trình, xây dựng trong khối đất
đá chứa nớc, đợc cách nớc bằng nhiều giải pháp khác nhau, ví dụ tạo mng chống
thấm; sử dụng các vật liệu cách nớc nh bitum, mng polime cũng nh bêtông cách
nớcCông tác cấp nớc. Cấp nớc cho các máy móc v thiết bị trong quá trình thi
công bằng cách sử dụng các máy bơm, bơm từ nguồn nớc sạch.
Công tác lắp đặt các đờng ống đờng cáp để dẫn nớc, năng lợng, khí nén,
thông gió phục vụ cho công tác thi công, việc bố trí lắp đặt phải đảm bảo không ảnh
h
ởng trong quá trình thi công.
7. Công tác cung cấp trang thiết bị, vật t kỹ thuật
Công tác cung cấp trang thiết bị, vật t kỹ thuật khi thi công nhằm đảm bảo cho
việc thi công không bị gián đoạn do thiếu vật t hoặc khi gặp hỏng hóc, sự số cần phải
thay thế nhanh. Mặc dù không phải l công việc đòi hỏi nhiều thời gian v nhân lực,
song tiến độ thi công cũng phụ thuộc khá nhiều vo công tác ny.
8. Công tác phòng chống cháy, nổ và an toàn, vệ sinh, môi trờng.
Công tác phòng chống cháy nổ đặc biệt l khí Mêtan l một trong những loại khí hay
gặp v nguy hiểm nhất trong các mỏ than do đó phải thờng xuyên kiểm tra nồng độ
của khí mêtan để đa ra các biện pháp phòng ngừa.
Trong quá trình thi công lm phát sinh ra một lợng bụi lm ảnh hởng đến sức khoẻ
của công nhân. Căn cứ vo tác dụng với cơ thể, bụi đợc phân lm 2 loại:
- Loại bụi gây độc: chì, mangan, thạch tín, thủy ngân có thể gây nhiễm độc, lm giảm

thị lực của mắt, ảnh hởng không tốt tới bề mặt da, phần trên của đờng hô hấp v
phổi.
- Loại bụi không chỉ gây độc: bụi than, bụi đá, lu huỳnh không những gây độc m
còn gây cháy nổ v còn l nguyên nhân gây nên nhiều bệnh bụi phổi khác nhau. Do
đó trong quá trình thi công phải áp dụng các biện pháp chống bụi để đảm bảo vệ sinh
môi trờng cho ngời lao động.
1.3. Trình tự đào các đờng lò theo các phơng pháp mở vỉa:
Trình tự thi công các đờng lò trong mỏ phụ thuộc chủ yếu vo phơng pháp mở vỉa:
- Mở vỉa bằng lò bằng:
+ Đầu tiên đo các lò bằng phục vụ cho công tác mở vỉa
+ Đ
o lò dọc vỉa khoáng sản hay dọc vỉa đá
+ Đo các ga chân thợng v ga đầu hạ
+ đo các đờng lò thợng v lò hạ
+ Đo các đờng lò trung gian, các đờng lò nối, v cuối cùng l các đờng lò
thợng khai thác.
- Mở vỉa bằng giếng nghiêng:
+ Đo giếng nghiêng
+ Đo các hầm trạm rót tải

12
+ Đo các đờng lò xuyên vỉa, dọc vỉa, lò thợng, lò hạ
- Mở vỉa bằng giếng đứng:
+ Đo hai giếng đứng
+ Các đoạn lò nối giữa giếng thùng cũi với sân giếng, đoạn cửa hầm định lợng rót
tải thùng skíp có thể thi công đồng thời với quá trình thi công giếng
+ Đo lò nối hai giếng
+ Đo các hầm trạm xung quanh mức vận tải
+ Đo các đờng lò xuyên vỉa, dọc vỉa, v các đờng lò chuẩn bị khác tơng tự nh
trong phơng pháp mở vỉa bằng lò bằng.

13




1.4. Các phơng pháp bảo vệ hầm lò.
Sự bảo vệ các đờng lò trong mỏ l tập hợp các biện pháp đợc tiến hnh nhằm
nâng cao độ ổn định các mặt lộ của đất đá v vỏ chống của các đờng lò, Khi thi công
các đờng lò vo vùng đất đá, trạng thái ứng suất cân bằng nguyên sinh bị phá vỡ,
xuất hiện quá trình biến dạng, dịch chuyển, thay đổi ứng suất trong khối đất đá xung
quanh các đờng lò để đạt tới trạng thái cân bằng mới, đây l nguyên nhân cơ bản lm
sập lở đờng lò hoặc công trình ngầm bị biến dạng ít nhiều. Để đảm bảo độ ổn định
trong quá trình thi công cũng nh trong quá trình sử dụng, đảm bảo kích thớc nh đã
thiết kế ta phải nghiên cứu các biện pháp bảo vệ công trình ngầm.
1.4.1. Lợi dụng những điều kiện địa chất - mỏ thuận lợi
Khi đo đờng lò vo các loại đất đá khác nhau, ngời ta thấy độ ổn định của
các mặt lộ phụ thuộc chủ yếu vo độ bền của chúng, vì sự thể hiện áp lực của đất đá
xung quanh đờng lò l do độ bền của đất đá quyết định. Do đó, ta cố gắng bố trí các
đờng lò vo đất đá rắn cứng, liền khối. Nhiều trờng hợp bố trí các đờng lò vo đất
đá bền vững, ổn định không cần vỏ chống. Đồng thời, qua theo dõi hng vạn mét
đờng lò ở Liên Xô, ngời ta thấy đo lò dọc vỉa sự biến dạng của các đờng lò lớn
gấp 3 lần so với các đờng lò xuyên vỉa. Vì vậy, khi bố trí các đờng lò trong sân
giếng đứng v nghiêng, nên bố trí nhiều đ
ờng lò theo hớng xuyên vỉa.
Đồng thời với các biện pháp kể trên, để bảo vệ các đờng lò đợc tốt, ngời ta
còn sử dụng rộng rãi việc để lại các lớp bảo vệ v trụ bảo vệ ở nóc, nền đờng lò v
giữa các đờng lò với nhau. Đây l biện pháp nhằm nâng cao độ ổn định của các
đờng lò chuẩn bị v giảm mức độ ảnh hởng lẫn nhau giữa các đờng lò. Tuy nhiên,
theo kinh nghiệm của vùng than Đonet Liên Xô, thì ở độ sâu 600m các trụ bảo vệ sẽ

không có lợi về mặt kinh tế. Song ở các mỏ hầm lò ở nớc ta hiện nay xuống sâu cha
quá 150m, việc ứng dụng các lớp v trụ bảo vệ vẫn có lợi ích về mặt bảo vệ các đờng
lò .
Lớp bảo vệ để lại ở nóc v nền lò l một phần trên hay dới của vỉa khoáng sản.
Trong trờng hợp khai thác quặng, lớp bảo vệ ở lại ở nóc lò còn gọi l rầm trần. Lớp
bảo vệ ở nóc v nền lò trình by trên hình II-1 a,b.
Song chúng ta cần chú ý l lớp bảo vệ chỉ để lại nếu vỉa khoáng sản có độ bền
lớn hơn đất đá xung quanh. Điều ny đối với các mỏ than ít gặp hơn các mỏ quặng.
Tính chất liên kết giữa đất đá xung quanh với khoáng sản có một ảnh hởng rất
lớn đến lớp bảo vệ. Do đó nếu sự liên kết giữa chúng yếu, thì hiệu quả của việc để lại
lớp bảo vệ bị giảm xuống. Mặt khác khi có các lớp đất đá kẹp mềm yếu, nứt nẻ nằm
trong các lớp hay trụ bảo vệ cũng l điều bất lợi.
Theo kinh nghiệm của các nớc, ở những mỏ muối v một số mỏ than, lớp bảo
vệ ở nóc lm nhiệm vụ chống thấm nớc. Lớp bảo vệ ở nóc lò có thể ở dạng phẳng hay
hình vòm. Còn ở phía nền lò, ngời ta thờng để lại một lớp than d
y từ 20 - 30cm,
liên kết với vì chống để tạo điều kiện thuận lợi hơn cho việc bảo vệ đờng lò .

14
Theo kinh nghiệm của các nớc, khi khai thác các thân quặng ngời ta để lại ở
nóc các hầm, trạm v lò chuẩn bị những lớp bảo vệ thờng có dạng hình vòm với
chiều dy ở đỉnh từ 1- 2m v lò không cần chống. Kích thớc các lớp bảo vệ ở nóc v
nền lò đợc lấy theo kinh nghiệm để phù hợp với điều kiện địa chất - mỏ cụ thể.
Để bảo vệ các đờng lò đo gần nhau, ngời ta thờng dùng trụ bảo vệ. trụ bảo
vệ cũng l một phần khoáng sản hay đất đá đợc để lại giữa các đờng lò nhằm bảo
vệ cho các đờng lò không bị biến dạng có hại. Ngoi các trụ bảo vệ để lại giữa các
đờng lò bố trí gần nhau, trong thực tế ngnh mỏ còn để lại trụ bảo vệ bề mặt v trụ
ngăn. Mục đích của trụ bảo vệ bề mặt l bảo vệ cho nh v các công trình công nghiệp
bố trí ở trên mặt mỏ không bị không bị biến dạng nguy hiểm v không bị phá huỷ do
các công trình ngầm phía dới. Còn trụ ngăn dùng để ngăn ngừa cho các đờng lò

đang đợc sử dụng khỏi bị bục nớc hay các khí độc tích tụ trong các đờng lò cũ
hay đã bỏ đi.
Kích thớc của các trụ bảo vệ (chủ yếu l chiều rộng của các trụ) phụ thuộc vo
chiều sâu bố trí đờng lò, vo phơng pháp điều khiển đá vách (phá hoả) của các
gơng lò chợ v tính chất cơ học của khoáng sản v đất đá xung quanh. Do các trụ bảo
vệ, đợc để lại không khai thác, nên đã lm tổn thất một phần ti nguyên. Vì vậy
chiều rộng của trụ cần phải lấy l nhỏ nhất. Giả sử có hai đờng lò bố trí song song
với nhau, chiều rộng của trụ bảo vệ có thể xác định theo sơ đồ trên hình II -2. Theo
kinh nghiệm của Liên Xô, kích thớc (chiều rộng B) của trụ bảo vệ lấy dựa vo độ ổn
định của đất đá trong trụ nh sau:
- Đất đá ổn định, B = (3 - 4).a (m)
- Đất đá ổn định trung bình, B = (4- 5).a (m)
- Đất đá không ổn định, B = (5 - 6).a (m)
ở đây: a - Chiều rộng của đờng lò khi đo (m).
Ngời ta thấy ứng suất pháp chính có giá trị cực đại ở biên trụ bảo vệ (hay hông
các lò) v cng cách xa biên đờng lò thì ứng suất cng giảm cho đến khi đạt đợc giá
trị ứng suất nguyên sinh
z
= .H
Bằng những nghiên cứu về lý thuyết v thực nghiệm, ngời ta đã xác định đợc
phạm vi ảnh hởng của lò đến trạng thái ứng suất nguyên sinh. Bán kính ảnh hởng có
thể lấy từ (2,5 - 3)a (a - chiều rộng của đờng lò, m). Vậy chiều rộng của trụ bảo vệ
(đất đá hay khoáng sản) phải nhỏ hơn tổng bán kính ảnh hởng của các đờng lò
nghĩa l B < B
1
+ B
2
.

Điều

kiện cần thiết để trụ bảo vệ đợc ổn định, đồng thời bảo vệ
đợc các đờng lò gần nhau, đất đá hay khoáng sản trong trụ bảo vệ phải thoả mãn
điều kiện:
m.k..H < R
n

Trong đó:
k- hệ số tập trung ứng suất
R
n
- Giới hạn bền nén của đất đá hay khoáng sản trong trụ bảo vệ (KN/m
2
)
m - Hệ số dự trữ bền.
Qua phân tích v điều kiện cần thiết đa ra ở trên, ngời ta thấy các đờng lò
chuẩn bị có chiều rộng a = 3 - 4m, thì chiều rộng của trụ bảo vệ B = 12 - 15m.
Trong thực tế ngời ta thấy còn gặp nhiều khó khăn, phức tạp khi chọn kích
thớc trụ bảo vệ để lò cái chuẩn bị khỏi bị ảnh hởng của lò chợ (lò khai thác) vì bán

15
kính ảnh hởng của nó khá lớn. ở nớc ngoi ngời ta lấy chiều rộng trụ bảo vệ giữa
lò chợ v lò cái tới 30 - 60m hoặc lớn hơn. Mặc dù phải lãng phí nhiều khoáng sản
nh vậy, đôi khi hiệu quả của trụ bảo vệ vẫn không đảm bảo, vì nó phải chịu một áp
lực tựa rất lớn lm cho trụ bảo vệ bị phá huỷ. Do đó trong nhiều trờng hợp để bảo vệ
tốt lò cái, ở nớc ngoi ngời ta đã tạo nên những dải đá chèn ở hai bên hông lò nh
trên hình II -3. Biện pháp ny giống nh đo lò bằng gơng mặt rộng với hầm chứa đá
chèn về hai phía.
Nhờ có dải đá chèn tạo nên những đế có tính dẻo v nó kết hợp với vì chống
linh hoạt của lò cái, sẽ tạo điều kiện thuận lợi cho lò tồn tại đợc lâu hơn.

1.4.2. Làm giảm trạng thái ứng suất của khối đá
Trạng thái ứng suất v độ ổn định của lò thực chất bị ảnh hởng do hình dạng
tiết diện ngang của đờng lò. Hệ số tập trung ứng suất trên chu tuyến đờng lò thay
đổi trong giới hạn rất lớn v nó phụ thuộc vo độ cong của đờng biên lò. Đối với các
mỏ ở độ sâu không lớn, nh các đờng lò trong các mỏ hầm lò vùng Quảng Ninh
chẳng hạn, việc chọn hình dạng tiết diện hợp lý cũng l biện pháp tốt để bảo đảm độ
ổn định của lò. Ngay cả trong điều kiện các đờng lò bố trí ở độ sâu lớn, khi sự phá
huỷ của đất đá xung quanh đờng lò không thể tránh khỏi, thì hình dạng tiết diện của
lò đóng một vai trò quan trọng.
Việc chọn hình dạng của đờng lò phụ thuộc vo điều kiện địa chất, tình trạng
của đất đá xung quanh, vật liệu chống lò, thời gian tồn tại của đờng lò cũng nh kích
thớc tiết diện của nó. Ngo
i ra, còn chú ý đến khả năng thi công (chế tạo) kết cấu của
vỏ chống, khung chống, khả năng sử dụng (nh vận tải, thông gió, ngời đi lại) v các
chỉ tiêu kinh tế.
Nếu các đờng lò đợc chống bằng bê tông, bê tông cốt thép, gạch, đá v các
thanh kim loại cong, thì hình dạng hợp lý nhất của tiết diện ngang đờng lò l một
đờng cong. Phụ thuộc vo hớng tác dụng của áp lực m ta có các dạng cong khác
nhau.
Khi chỉ có áp lực ở nóc lò l chủ yếu, hợp lý nhất ta chọn tiết diện ngang đờng
lò có dạng nóc hình vòm, tờng (cột) thẳng đứng nh trên hình II - 4a.
Khi có cả áp lực nóc v hông lò, nên chọn dạng hình móng ngựa nh hình II-
4b.
Khi có áp lực mọi phía v cờng độ gần nh nhau, nên chọn hình dạng tiết diện
ngang đờng lò có dạng hình móng ngựa với đáy ngợc (hình II - 4c) v hình tròn
(hình II - 4d).
Trờng hợp áp lực tác dụng mọi phía không đồng đều, nhng đối xứng, ở nóc
v nền lò áp lực lớn hơn hai bên hông lò, nên chọn dạng elíp với trục di theo hớng
có áp lực lớn hơn nh (hình II- 4e).
Nếu các đờng lò đợc chống bằng gỗ, bê tông cốt thép đúc sẵn theo dạng các

thanh thẳng hoặc các thanh kim loại thẳng, thì hợp lý nhất l chọn tiết diện lò có dạng
hình thang, chữ nhật, hình đa giác (Hình II - 4g,h,i). Trong những trờng hợp ny, nếu
tiết diện ngang các đ
ờng lò có dạng đờng cong sẽ rất phức tạp trong quá trình thi
công. Khi có hiện tợng bùng nền, dùng thêm dầm nền ngang chịu lực.
Nếu xét về phơng diện chịu lực, thì đờng lò có tiết diện ngang hình chữ nhật
l dễ bị biến dạng nhất, còn lò có tiết diện ngang hình tròn l ổn định nhất.

16
Thông thờng các đờng lò bằng v nghiêng trong các mỏ hầm lò thờng có tiết
diện ngang hình vòm, hình thang, đôi khi hình chữ nhật v hình vòm móng ngựa. Còn
các giếng đứng của mỏ thờng có tiết diện ngang hình tròn, giếng thăm dò thờng có
tiết diện ngang hình chữ nhật.
Việc chọn hình dạng tiết diện ngang hợp lý của đờng lò sẽ tạo cho đờng lò
nằm trong trạng thái ổn định v nếu thoả mãn điều kiện bền nh:
ở nóc v nền lò bằng v nghiêng:
m.k
k
.. . h < R
k
v ở hai bên hông lò:
m. k
n
. . h < R
n

thì đờng lò không cần phải chống giữ
Trong hai bất đẳng thức trên:
m - Hệ số dự trữ bền;
k

k
, k
n
- Hệ số tập trung ứng suất kéo v nén
- hệ số đẩy ngang;
h - độ sâu bố trí đờng lò (m)
R
k
, R
n
- Giới hạn bền kéo v nén của đất đá (KN/m
2
).
Trong thực tế ở các mỏ than Mạo Khê, Vng Danh, Mông Dơng. Rất nhiều
các đờng lò v đoạn lò xuyên vỉa tiết diện ngang hình vòm đo trong sa thạch ổn
định, từ thời Pháp thuộc đến nay vẫn tồn tại m không cần vỏ chống.
Hiện nay ở nhiều nớc, ngời ta đã khai thác ở độ sâu hng nghìn mét v nhận
thấy rằng, chiều sâu khai thác cng tăng, thì ứng suất cũng tăng. Đồng thời, ở độ sâu
lớn, các mặt lộ của đất đá xung quanh các đờng lò cũng chuyển sang trạng thái
không ổn định; đất đá bị phá huỷ biểu lộ tính lu biến v gây ra áp lực rất lớn trên vỏ
chống.
Rất nhiều trờng hợp ở độ sâu từ 900 - 1000m, các đờng lò cơ bản bố trí trong
đá phiến sét chịu áp lực tác dụng vo vỏ chống rất lớn, ngay cả vỏ chống bằng bê tông
cốt thép hay thép cũng không bảo đảm đợc độ ổn định của đờng lò. Đồng thời
ngời ta còn thấy khi chiều sâu khai thác tăng lên, thì những ảnh hởng bất lợi của
công tác khai thác ở lò chợ đối với độ ổn định của các đờng lò chuẩn bị cũng tăng
lên, do vùng ảnh hởng của khai thác mở rộng v sự chuyển vị của đất đá trở nên
mạnh mẽ hơn. Vì vậy nhiều trờng hợp những đờng lò chuẩn bị đo theo vỉa khoáng
sản (lò dọc vỉa) phải chuyển sang đo dọc vỉa đá để ảnh hởng của áp lực tựa giảm
xuống nhỏ nhất. Một số mỏ vùng Quảng Ninh khi khai thác các mỏ than mềm yếu, do

áp lực lớn, nên các đờng lò dọc vỉa than không chống giữ đợc lâu, ngời ta cũng
phải đo lò dọc vỉa trong đá để phục vụ đợc lâu di hơn.
Để tránh ảnh hởng của vùng áp lực tựa, nên bố trí các đờng lò nh (hình II-
5). Qua kinh nghiệm thực tế của các nớc, khi độ sâu khai thác từ 1000 - 1200m, các
đờng lò chuẩn bị bị phá huỷ ngay cả khi bố trí ngoi vùng ảnh hởng áp lực tựa của
lò chợ đó l do ứng suất động cao tác dụng vo khối đá.
Để lm giảm ứng suất trong khối đá có một phạm vi no đó (đặc biệt với các
mỏ khai thác ở độ sâu lớn), ngời ta đã dùng biện pháp khai thác sơ bộ vỉa khoáng
sản. Khi đó do có sự phá huỷ đất đá ở vách (nóc) v sự biến dạng đất đá trụ (nền)
trong khu vực đã khai thác sơ bộ, nên đã lm giảm một phần ứng suất trong một phạm

17
vi no đó v truyền ứng suất sang những phần lân cận của khối đá. Nh vậy, đờng lò
đợc bố trí vo khoảng đã khai thác sơ bộ, sẽ tạo đợc điều kiện tốt hơn so với đờng
lò bố trí trong khối đá nguyên. Đờng lò bố trí trong vùng khai thác sơ bộ đợc thể
hiện trên (hình II - 6)
Tơng tự nh biện pháp trên, nếu phía trên hay phía dới đờng lò có các vỉa
khoáng sản, để lm giảm trạng thái ứng suất của khối đá, ngời ta cũng khai thác sơ
bộ phần trên hay phần dới đờng lò (lấy phần khoáng sản trong vỉa). Ngời ta chia
lm hai dạng l khai thác sơ bộ trớc v tiếp sau. Dạng thứ nhất l đo lò vo vùng đã
đợc giảm tải, nhờ đó giảm đáng kể những chi phí cho công tác chống giữ. Trờng
hợp thứ hai l khai thác l khai thác sơ bộ phần khoáng sản trong vỉa (nằm phía trên
hay dới đờng lò cần thi công) tiếp theo sau khi đã đo đờng lò, trờng hợp ny có
thể phải chống xén lại đờng lò.
Ngoi các biện pháp nêu trên, trong trờng hợp đờng lò đo vo vùng đất đá
yếu để giảm trạng thái ứng suất dùng cách giảm một phần đất đá qua những hốc giảm
tải trên vỏ chống, nghĩa l trên vỏ chống để những cửa giảm tải. Nhờ vậy m áp lực
lên vỏ chống giảm đi tạo nên thế cân bằng với sự nén ép của đất đá ở thnh lò.
Một biện pháp có triển vọng để giảm trạng thái ứng suất của đất đá l giảm tải
bằng hố khoan. Các hố khoan có thể khoan trực tiếp hay tạo nên bằng nổ mìn. Khi đó

ứng suất xung quanh biên lò sẽ chuyển dịch vo sâu trong khối đá. Vùng giảm tải tạo
nên nhờ phơng pháp ny đóng vai trò nh vỏ chống. Qua thực tế ở Liên Xô, phơng
pháp ny vốn đầu t ban đầu không đáng kể v bảo đảm không phải sửa chữa đờng
lò.
2.4. Lựa chọn công nghệ đào chống hợp lý, các phơng pháp gia cố khối đá
Qua thực tế thi công các đờng lò, ngời ta thấy chất lợng của công tác đo v
chống lò cũng ảnh hởng đến độ ổn định của lò. Độ ổn định v khả năng lm việc của
vỏ chống, khung chống phụ thuộc cả vo trình tự tiến hnh dựng nó. Thời gian đầu, sự
dịch chuyển của đờng biên lò đợc tiếp nhận bởi các vì chống linh hoạt tạm thời, sau
một thời gian no đó (dựa vo độ linh hoạt tính toán) ta mới dựng khung chống, vỏ
chống cứng cố định hay bắt chặt các mối nối giữa các cấu kiện để khung chống lúc
đầu l linh hoạt sau trở thnh cứng. Đối với các đờng lò sau khi đo phá đất đá phải
dùng khoan nổ mìn, cần phải đảm bảo độ bằng phẳng của đờng biên vì nếu đờng
biên lồi lõm lớn, có thể gây nên sự tập trung tải trọng không đều lên vỏ chống, khi đó
lm giảm khả năng mang tải v sự biến dạng của nó. Những khoảng trống tạo ra do nổ
mìn ở phía ngo
i vỏ chống, nếu không đợc chèn lấp cẩn thận, cũng có thể gây nên tải
trọng động, do sự sập lở đất đá ở nóc lò gây ra. Hơn nữa nếu chèn lấp cẩn thận sẽ lm
giảm ứng suất v tránh sự dịch chuyển do sự phân lớp của đất đá gây ra. Đối với
khung chống có khớp, chèn lấp khoảng trống sau khung chống cng có một ý nghĩa
lớn, vì nó dễ bị mất ổn định.
ở một số nớc, ngời ta còn dùng biện pháp đo v chống hai lần. Đầu tiên chỉ
đo 60 -70% diện tích tiết diện ngang của đờng lò so với thiết kế v chống bằng vì
chống linh hoạt tạm thời. Sau khi có sự chuyển dịch mạnh mẽ của đất đá xung quanh
đờng lò ngời ta mới mở rộng đến kích thớc thiết kế v dựng vì chống cố định ở
dạng vì chống cứng. Đồng thời với biện pháp đo, chống lò chia lm hai lần, ngời ta

18
còn nổ mìn tạo biên (nổ tạo mặt nhẵn), nhờ đó m giảm đợc độ nứt nẻ của đất đá
xung quanh v nâng cao độ ổn định của các mặt lộ.

Nếu đờng lò đo vo một số loại đất đá chứa sét, dới tác dụng của không khí,
theo thời gian sử dụng đờng lò, đất đá sẽ mất tính chất bền vững. Trờng hợp ny cần
cách ly đất đá ra khỏi môi trờng không khí bằng vỏ chống bê tông liền khối hay bê
tông phun.
Khi đo phá đất đá bằng phơng pháp nổ mìn tạo biên hay bằng máy liên hợp
(Com bai đo lò) cũng có tác dụng duy trì độ bền của đất đá. Tuy nhiên nó chỉ có hiệu
quả với đờng lò bố trí ở độ sâu nhỏ v trung bình, còn ở độ sâu lớn chỉ đóng vai trò
phụ trợ vì ở độ sâu lớn, quá trình phá huỷ đất đá xung quanh đờng lò không phụ
thuộc vo độ nứt nẻ ban đầu của nó.
Những năm gần đây, nhiều nớc trên thế giới đã dùng các phơng pháp tăng
bền cho đất đá. Coi đây l một phơng tiện lm nâng cao độ ổn định của lò. Dựa vo
phơng pháp tăng bền cho đất đá ngời ta chia thnh các nhóm nh sau:
- Cơ học: Trong nhóm ny dùng rộng rãi phơng pháp neo đất đá bằng các thanh neo
kim loại, bê tông cốt thép v gỗ. Sự mang tải của đất đá ny l cả chiều dy đất đá có
neo. Đây chính l một dạng vỏ chống đặc biệt nên ngời ta còn gọi l vì neo. Trong
trờng hợp gặp đất đá sét ở dới nền, để chống bùng nền ngời ta lm chặt đất đá
bằng nổ mìn. Nhờ phơng pháp ny m độ bền đất đá đợc tăng lên v giảm đáng kể
cờng độ bùng nền.
- Hoá học: Để nâng cao độ bền cơ học v tính không thấm nớc của đất đá có cát v
hong thổ, ngời ta dùng phơng pháp silicat hoá bằng cách bơm hai dung dịch l
thuỷ tinh lỏng (dung dịch silicat natri) v dung dịch clorua canxi vo đất đá. Kết quả
phản ứng hoá học giữa hai dung dịch ny tạo thnh chất keo liên kết các hạt cát thnh
một khối đặc chắc hơn. Trờng hợp đất hong thổ chỉ cần silicat hoá bằng một loại
dung dịch. Qua kết quả của nớc ngoi cho thấy độ bền của đất đá silicat hoá tăng lên
trong vòng một vi tháng v đạt đợc từ 6 - 40daN/cm
2
. Song phơng pháp cha có
hiệu quả cao đối với đất đá nứt nẻ thờng gặp ở độ sâu lớn. Nếu đất đá nứt nẻ hay có
lỗ hổng, ngời ta tăng bền bằng nhựa tổng hợp. Nhựa tổng hợp v các chất lm rắn
đợc bơm vo đất đá. Phản ứng xảy ra giữa nhựa v chất lm rắn tạo thnh keo v sau

đó nó cứng lại, nhờ đó m thay đổi tính bền của đất đá. Phơng pháp ny đã đợc sử
dụng rộng rãi trong các mỏ ở Mỹ, Canađa, Anh, CHLB Đức, Nhật Bản
- Điện hoá học: Phơng pháp ny bao gồm sự lm chặt đất đá bằng điện lm khô
bằng điện v silicat hoá bằng điện. Phơng pháp ny tốt nhất l dùng để lm tăng bền
cho đất đá sét chứa nớc. Khi cho một dòng điện cố định qua đất đá sẽ xảy ra hiện
tợng điện phân v phản ứng thứ sinh của đất sét, nên đất đá có độ bền cao hơn v
không tan rã trong nớc.
- Nhiệt học: gồm sự nấu chảy, nung thiêu bằng điện v đóng băng nhân tạo. Phơng
pháp ny thờng dùng trong cát chảy. Theo chu vi đờng lò ngời ta đặt thiết bị nung
nóng- điện cực khi cho một dòng điện đi qua điện cực, cát chảy sẽ đợc nung nóng
chảy. Sau khi l
m nguội, theo chu vi đờng lò sẽ tạo thnh một vỏ liền khối. Dới sự
bảo vệ của vỏ đất đá ny, ngời ta tiến hnh công tác đo lò bình thờng. Trong đất
hong thổ, ngời ta nung chảy bằng cách nén chất đốt thể hơi, lỏng hay dạng bụi theo
các lỗ khoan cùng với không khí.

19
Để tăng bền cho đất đá chứa nớc, mềm yếu cát, sét, cát chảy v ngay cả đất đá
rắn cứng nhng nứt nẻ v chứa nớc, ngời ta còn hay dùng phơng pháp đóng băng
nhân tạo.
- Nhóm cuối cùng là lý - hoá: Thực chất các phơng pháp của nhóm ny l sự trám
nhân tạo những khe nứt, lỗ hổng của đất đá v phụ thuộc vo vật liệu dùng để trám
m có các phơng pháp khác nhau nh xi măng hoá, sét hoá v bitum hoá. Nếu các
khe nứt nẻ của đất đá có khoảng hở đến 0,1mm, dùng phơng pháp sét hoá, xi măng
hoá; từ khe nứt từ 0,2 - 1mm dùng bi tum (hắc ín) hoá. Những năm gần đây để nâng
cao độ ổn định của các đờng lò, nhiều nớc đã dùng rộng rãi phơng pháp xi măng
hoá nhằm tăng bền cho đất đá bị phá huỷ xung quanh lò trong vùng biến dạng không
đn hồi. Ngời ta dùng hạn chế phơng pháp sét v bi tum hoá vì sự dính kết của
chúng với đất đá kém hơn. Qua thực tế cho thấy, xi măng hoá cho kết quả tốt đối với
đất đá rắn cứng bị nứt nẻ. Đồng thời nhiều nớc đã dùng vữa cát - xi măng để bơm,

phun lấp đầy khoảng hở sau vỏ chống liền khối. Do đó vỏ chống sẽ liên kết chặt chẽ
với đất đá xung quanh v tạo điều kiện để vỏ chống lm việc tốt hơn. Việc xi măng
hoá đất đá ở nền lò cũng l một biện pháp tốt để chống bùng nền.
Thực tế ở nớc ta, ton bộ các đờng hầm, gian hầm của nh máy Thuỷ điện
Ho Bình cũng đợc xi măng hoá. Sau khi đã đổ xong vỏ chống bê tông hay bê tông
cốt thép, ng
ời ta phun vữa xi măng qua các lỗ khoan để tăng bền cho đất đá, đồng
thời lấp đầy các khoảng hở sau vỏ chống.
Những kết quả của phơng pháp xi măng hoá đã đợc thí nghiệm trong một
hầm bơm của nớc ngoi. Chiều sâu của đất đá đợc xi măng hoá l 3m. Qua theo dõi
nhiều năm vỏ hầm bơm vẫn lm việc tốt. Cũng trong điều kiện nh vậy, với vỏ chống
bê tông có chiều dy tới 70cm không đợc xi măng hoá, đất đá xung quanh đã bị biến
dạng sau một thời gian ngắn. Sân giếng của một mỏ ở CHLB Đức đã bố trí trong vùng
đất đá bị phá huỷ. Các đờng lò trong sân giếng chống bằng các khung chống kim loại
v đã không bảo đảm đợc việc chống giữ các đờng lò. Sau đó ngời ta đã xi măng
hoá khối đất đá bị phá huỷ v khoảng hở sau vỏ chống, thì thấy sự dịch chuyển của đất
đá không còn nữa. Ngời ta theo dõi trong vòng 10 năm, vỏ chống trong khu vực ny
không cần phải sửa chữa.
Hiện nay, ngời ta kết hợp tăng bền đất đá bằng xi măng hoá với vì neo v bê
tông phun, coi đây l một biện pháp chống giữ các đờng lò. Kết quả cho thấy rất có
lợi về mặt kỹ thuật v kinh tế.
1.4.4.Vỏ chống, khung chống bảo vệ đờng lò .
Vỏ chống, khung chống l những công trình nhân tạo đợc xây dựng trong các
đờng lò nhằm ngăn ngừa sự phá huỷ của đất đá xung quanh v giữ đợc kích thớc
tiết diện ngang cần thiết của đờng lò. Vì vậy dùng vỏ chống v khung chống l biện
pháp cơ bản bảo vệ các đờng lò trong suốt quá trình sử dụng. Tất cả các công việc
phục vụ cho việc dựng khung chống hoặc xây, đổ vỏ chống gọi l
công tác chống lò.
Vỏ chống v khung chống phải thoả mãn các yêu cầu về kỹ thuật, về sản xuất v kinh
tế.

1.4.4.1.Yêu cầu về mặt kỹ thuật:
Yêu cầu về mặt kỹ thuật của vỏ chống v khung chống l độ bền v độ ổn định.
Về độ bền khung chống v vỏ chống l biện pháp cơ bản để bảo vệ các đờng lò trong

20
suốt quá trình sử dụng. Tất cả các công việc phục vụ cho việc dựng khung chống hoặc
xây, đổ vỏ chống gọi l công tác chống lò. Vỏ chống v khung chống phải giữ đợc vị
trí ban đầu của chúng.
Trong thực tế cho thấy, để đảm bảo yêu cầu về mặt kỹ thuật, một điều hết sức
quan trọng l chọn đợc chế độ lm việc hợp lý của vỏ chống v khung chống. Ngời
ta phân biệt vỏ chống, khung chống cứng hay linh hoạt. Trong trờng hợp kết cấu của
vỏ chống, khung chống không cho phép thay đổi hình dạng v kích thớc của cả vỏ
chống, khung chống hoặc các kết cấu kiện riêng của chúng, m vẫn không bị phá huỷ,
ngời ta gọi l vỏ chống, khung chống cứng.
Ngợc lại, nếu cho phép thay đổi hình dạng, kích thớc, do sự chuyển vị tơng
hỗ giữa các cấu kiện hay phá huỷ một phần các cấu kiện, nhng không mất khả năng
chịu tải v độ ổn định của chúng thì gọi l vỏ chống, khung chống linh hoạt.
1.4.4.2.Yêu cầu về mặt sản xuất
Theo yêu cầu ny, vỏ chống, khung chống không đợc gây trở ngại cho các quá
trình sản xuất của mỏ, chiếm chỗ ít trong đờng lò, không gây sức cản gió lớn v an
ton về chống cháy. Đôi khi vỏ chống còn phải chống nớc. Tốt nhất, các cấu kiện
của chúng đợc chế tạo sẵn trên mặt mỏ v khi tiến hnh chống lò đợc cơ giới hoá ở
mức độ cao.
1.4.4.3. Yêu cầu về kinh tế
Kết cấu của vỏ chống, khung chống phải phù hợp với thời gian tồn tại của
đờng lò. Vốn đầu t ban đầu v giá thnh sửa chữa trong quá trình sử dụng phải nhỏ
nhất.
Tổng hợp cả ba yêu cầu trên một cách đúng đắn, ta sẽ chọn đợc ph
ơng án tối
u về vỏ chống hay khung chống cho những điều kiện nhất định.

Các đờng lò cơ bản có thời gian tồn tại từ 20 40 năm hay lớn hơn v thờng
bố trí ngoi vùng ảnh hởng của khu khai thác, ngời ta thờng dùng vỏ chống bê
tông, bê tông cốt thép hoặc các vật liệu có độ bền lớn khác. Trong trờng hợp ny vỏ
chống, khung chống thờng l kết cấu cứng. Các đờng lò chuẩn bị thờng nằm trong
vùng ảnh hởng của lò chợ, nên hay dùng khung chống linh hoạt hay tốt nhất l dùng
khung chống bằng kim loại. Trong cùng một điều kiện ngời ta thấy khung chống linh
hoạt chịu tác động nhỏ hơn vì chống cứng. Vì trong giai đoạn đất đá bị biến dạng,
khung chống linh hoạt thu hẹp kích thớc hay thay đổi hình dạng tiết diện, tạo nên
khoảng trống cho đất đá tự do dịch chuyển nên đã không gây áp lực lớn tác dụng lên
vỏ chống. Sau khi đất đá bị biến dạng tạo nên vùng biến dạng không đn hồi gây nên
tải trọng tĩnh trên, khung chống lúc đó chúng lại lm việc ở chế độ vỏ chống, khung
chống cứng. Chính vì vậy, khung chống linh hoạt về kích thớc, lúc mới dựng phải có
kích thớc lớn hơn để sau khi đạt đợc độ linh hoạt cho phép, nó vẫn đảm bảo đợc
kích thớc tiết diện của lò theo thiết kế, nghĩa l thoả mãn đợc điều kiện thông gió,
hoạt động của thiết bị vận tải v các khoảng cách an ton. Ta cần chú ý, trong trờng
hợp khung chống linh hoạt về kích thớc, chủ yếu l hạ thấp chiều cao.
1.4.5. Phân loại kết cấu chống
Để có thể hình dung đợc một cách tổng thể về các loại hình KCC các công trình
ngầm có thể tổng hợp, phân tích v
xem xét chúng dựa theo những dấu hiệu khác
nhau; cụ thể l theo các cách phân loại các KCC theo nhiều dấu hiệu khác nhau nh:

21
phân loại theo vật liệu:
gỗ; thép, kim loại; bêtông, gạch, đá; vật liệu tổng hợp
phân loại theo chức năng, nhiệm vụ:
tạm thời, cố định
phân loại theo tính năng kỹ thuật:
tích cực, gia cố, chủ động; thụ động, chống đỡ
phân loại theo đặc điểm; hình dạng kết cấu:

khung chống, vỏ chống, "hoà nhập" vào khối đá;
hình thang, chữ nhật đa giác, tròn ellíp; vòm, móng ngựa, mõm nhái
phân loại theo tính chất hay biểu hiện cơ học của kết cấu
rất cứng, cứng, mềm
Khả năng mang tải
KCC Biểu hiện cơ học
mômen lực dọc
rất cứng nh một cố thể-biến dạng ít lớn nhỏ
cứng nh bán cố thể- biến dạng nhỏ lớn nhỏ
mềm biến dạng nhiều nhỏ lớn
phân loại theo mức độ liên kết với khối đất, đá:
- không, liên kết ít, liên kết hoàn toàn
- tiếp xúc giữa KCC và khối đá : điểm, diện
- khả năng tiếp nhận ứng suất tiếp
Trong thực tế kết cấu chống giữ CTN còn đợc phân loại dựa theo tính chất mối
tác động giữ kết cấu chống với môi trờng đất đá bao quanh. Theo đó, kết cấu chống
đợc phân thnh hai loại: kết cấu chống bị động v kết cấu chống chủ động.
Bất kỳ loại kết cấu chống no không có tính chủ động sinh ra lực đẩy chống lại
khối đá ngay sau khi lắp đặt đều đợc coi l kết cấu chống bị động. Đối với kết cấu
chống bị động, nó chỉ phát huy tác dụng chống giữ khi m biên công trình ngầm đã có
sự dịch chuyển đủ lớn hay nói cách khác l đến một giới hạn no đó để gây ra sự
nén ép tác dụng lên vỏ chống v khi đó vỏ chống sẽ sinh ra những lực chống lại
nhằm hạn chế sự dịch chuyển của khối đá. Sự phản ứng ny của kết cấu chống tuỳ
thuộc vo độ cứng của chúng v thời gian lắp đặt. Hầu hết các dạng kết cấu chống giữ
truyền thống nh: khung chống gỗ, khung chống thép, neo không ứng suất trớc đều
l những dạng kết cấu chống bị động.
Kết cấu chống mang tính chủ động l những loại có khả năng gây tác động v hạn
chế biến dạng của khối đá ngay sau khi lắp đặt. Neo ứng suất trớc, vỏ bê tông liền
khối, vỏ bê tông phun l những ví dụ điển hình của dạng kết cấu chống chủ động.
1.4.6. Trình tự tính toán

- Lựa chọn các phơng pháp tính, các sơ đồ tính toán
- Nếu chọn phơng pháp tính toán theo các sơ đồ áp lực thì trình tự tính toán theo các
bớc sau

22
+ Tính toán tải trọng
+ Tính nội lực
+ lựa chọn kết cấu chống
+ kiểm tra
1.5. Vật liệu chống giữ công trình ngầm trong mỏ
1.5.1. Phân loại vật liệu chống giữ công trình ngầm.
Để xây dựng vỏ chống các công trình ngầm, ngời ta thờng sử dụng chính các
vật liệu vẫn dùng để xây dựng các công trình trên mặt đất. Tuy nhiên, do đặc điểm
lm việc dới ngầm (vỏ chống công trình ngầm (CTN) chịu áp lực đất đá với đặc trng
v hớng xuất hiện khác nhau, ảnh hởng của nớc ngầm, khí hậu mỏ tới vật liệu,
v v ) nên đòi hỏi vật liệu chống giữ phải đáp ứng những yêu cầu cao hơn. Khi xét
đến đặc điểm lm việc dới ngầm không những cần chú ý đến ảnh hởng của môi
trờng ngầm đến sự lm việc của vật liệu chống, m còn cần chú ý đến điều kiện lắp
dựng bản thân vỏ chống.
Hiện nay có nhiều cách để phân loại vật liệu chống giữ nh sau:
- Theo vai trò sử dụng
trong kết cấu vỏ chống m các vật liệu chống giữ đợc chia
ra: vật liệu chủ yếu, vật liệu dính kết v vật liệu phụ.
+ Các vật liệu chủ yếu dùng để chế tạo các cấu kiện, bộ phận mang tải của vỏ
chống (kim loại, bê tông, gỗ, v v )
+ Các vật liệu dính kết dùng để chế tạo vữa, bê tông, chất liên kết (xi măng, chất
dẻo, v v )
+ Các vật liệu phụ dùng để cải thiện các tính chất của vỏ chống hoặc giúp cho vỏ
chống thoả mãn các yêu cầu đặc biệt (vật liệu cách nớc, phụ gia hoá học , v v )
- Theo mức độ chịu lửa

, các vật liệu chống giữ đợc chia ra: vật liệu không cháy, vật
liệu không cháy nhng biến dạng v vật liệu cháy.
+ Các vật liệu không cháy có độ bền nhiệt rất cao, không cháy ngay cả khi chịu tác
dụng lâu di của ngọn lửa v nhiệt độ cao (bê tông v một vi loại đá, v v )
+ Các vật liệu không cháy nhng biến dạng khi có tác dụng của ngọn lửa v nhiệt
độ cao (kim loại, v v )
+ Các vật liệu cháy: bị cháy khi có tác dụng của ngọn lửa (gỗ, chất dẻo, v v )
- Theo thời gian phục vụ
, các vật liệu chống giữ đợc chia ra thnh: vật liệu bền (bê
tông, thép, v v ) v vật liệu nhanh hỏng (gỗ)
- Theo đặc trng biến dạng
dới tác dụng của tải trọng, vật liệu chống giữ đợc chia
ra: vật liệu dòn (bê tông, gạch, đá, v v ) v vật liệu đn hồi dẻo (kim loại).
Yêu cầu đối với vật liệu chống giữ.
Các vật liệu chống giữ cần thoả mãn các yêu cầu sau: có khả năng mang tải cao,
trọng lợng bản thân nhỏ, giá thnh hạ, không bị biến dạng, không bị cháy, có khả
năng chống han rỉ v mục nát.
Ngoi ra, phụ thuộc vo điều kiện lm việc của vỏ chống, đôi khi vật liệu chống
còn phải có khả năng chống thấm, cách nớc.

23
Vật liệu chống giữ đợc chọn phụ thuộc vo kết cấu vỏ chống, công dụng v
thời gian phục vụ của công trình ngầm, cờng độ áp lực đất đá v điều kiện lm việc
của vỏ chống, cũng nh tính hợp lý về kinh tế của vỏ chống.
1.5.2.Các loại vật liệu chống giữ.
1.5.2.1. Gỗ.
u điểm
: có khả năng mang tải tơng đối cao so với trọng lợng tơng đối nhỏ; dễ
gia công bằng các dụng cụ đơn giản, ngay cả tại hiện trờng; có độ linh hoạt nhỏ
(chịu uốn, ép); có khả năng báo trớc khi bị phá huỷ; chi phí về vật liệu, vận tải và

lắp dựng thấp; dễ trồng và khai thác.
Nhợc điểm
: không đủ sức chống lại các tác động phá huỷ sinh học và các tác
động cơ học lớn; dể bị cháy; không thích ứng cho các công trình ngầm dạng vòm; mất
khả năng báo trớc nguy hiểm khi chịu các tác động huỷ hoại khác nhau; phụ thuộc
vào yêu cầu của nền kinh tế - xã hội (bảo vệ môi trờng); khả năng sử dụng lại bị hạn
chế.
Nói chung gỗ đã đợc sử dụng ngay từ những thời điểm ban đầu của ngnh mỏ để
lm vật liệu chống giữ. Ngy nay trên thế giới vẫn còn nhiều nơi sử dụng gỗ vo các
mục đích ny, đặc biệt ở các nớc đang phát triển. ở Việt Nam gỗ còn đợc sử dụng
khá phổ biến, đặc biệt ở hầu hết các mỏ khai thác có sản lợng thấp. Tại các nớc tiên
tiến, gỗ hầu nh không còn đợc sử dụng vo công tác chống giữ.
Cũng phải thấy rằng, một khi công tác khai thác còn rất thủ công v sơ đẳng thì gỗ
nhiều khi có ý nghĩa quan trọng nhờ vo các đặc điểm u việt của gỗ.
Gỗ có khả năng mang tải tơng đối cao so với trọng lợng tơng đối nhỏ, nên
trong các trờng hợp khó khăn về khả năng vận tải, lắp dựng thì việc sử dụng gỗ l dễ
dng, thuận lợi. Bằng các công cụ đơn giản nh rìu, ca đã có thể gia công chế biến tại
chỗ để có đợc các chi tiết chống đỡ thích hợp với điều kiện cụ thể. Cũng nhờ u điểm
ny m việc sửa chữa trở nên đơn giản. Gỗ có khả năng linh hoạt nhất định nhờ có tính
chịu uốn, ép nhất định. Đặc biệt đáng chú ý l các loại gỗ còn tốt, khô đều có khả
năng phát tín hiệu báo trớc phá huỷ (phát ra tiếng kêu "tách, tách" khi đang bị phá
huỷ dần dần). Giá thnh gỗ cũng t
ơng đối thấp hơn so với giá các loại vật liệu khác.
Vì chi phí vật liệu thấp cùng với chí phí vận chuyển v lắp dựng thấp nên trong nhiều
trờng hợp, gỗ vẫn còn có ý nghĩa trong vai trò lm vật liệu chống.
Những u việt về mặt kinh tế đơng nhiên sẽ bị lu mờ đi, nếu nh vì lí do no
đấy m chi phí bảo dỡng ở các công trình ngầm chống bằng gỗ quá lớn. Đơng nhiên
khối lợng công tác bảo dỡng sẽ rất lớn v tốn kém một khi áp lực đá vợt quá khả
năng mang tải của gỗ hoặc điều kiện không khí trong công trình ngầm quá xấu lm
cho gỗ nhanh bị mục nát. Đối với những tác động kiểu ny gỗ ít có khả năng chống

lại. Tính dễ cháy của gỗ cũng gây ra nguy hiểm cho các công trình ngầm. Đơng
nhiên tính dễ cháy v dễ bị mục nát cũng có thể hạn chế nhờ các biện pháp ngâm tẩm,
song cũng đòi hỏi kinh phí v ở nớc ta cha đợc quan tâm, đôi khi còn ngại không
đầu t.
Mặc dù gỗ dễ gia công, nhng nh đã nhắc đến, gỗ không thích hợp khi công
trình có dạng vòm, cũng chính vì thế các công trình ngầm chống bằng gỗ khó tạo dáng
lm giảm tác dụng của áp lực đá, hoặc để cho phù hợp với điều kiện xuất hiện áp lực.

24
Khả năng sử dụng lại các cấu kiện bằng gỗ cũng rất hạn chế. Một nhợc điểm nữa l:
khi bị mục, ẩm sẽ mất đi khả năng báo trớc sự cố.
1.5.2.1. Thép.
Ưu điểm
: đặc tính cơ học thuận lợi; tuổi thọ cao; chiếm ít không gian; mức độ
linh hoạt, biến hình cao của kết cấu thép nhờ tạo dáng các cấu kiện bằng thép một
cách thích hợp; khả năng sử dụng lại tốt.
Nhợc điểm
: chi phí vật liệu cao, trọng lợng thể tích cao; vận chuyển và lắp
ráp không đơn giản; các loại thép xây dựng thông thờng đễ bị ăn mòn trong môi
trờng khắc, nghiệt giá thành cao.
Trên thế giới thép đợc sử dụng để chống công trình đã từ giữa thế kỷ 19. Tuy
nhiên từ đó cho đến cuối thế kỷ 19, đầu 20 thép không đóng vai trò đặc biệt v thực sự
đựơc chú ý cũng nh ngy cng có ý nghĩa quan trọng trong vòng 70 năm qua.
Ưu điểm căn bản của thép l khả năng mang tải lớn, điều m không có loại vật
liệu no sánh kịp. Do có khả năng mang tải lớn v khả năng chống lại các tác động
sinh học một cách triệt để, nên nói chung các cấu kiện bằng thép có đợc tuổi thọ lớn
hơn hẳn các cấu kiện bằng gỗ.
Khả năng mang tải cao của các cấu kiện bằng thép cũng thuận lợi ngay cả khi
chỉ cần khoảng không gian nhỏ, bởi lẽ khi sử dụng kết cấu chống bằng thép có thể tiết
kiệm đợc tiết diện đo. Ngay cả trong lò chợ, so với kết cấu bằng gỗ với cùng khả

năng mang tải thì kết cấu thép dễ cơ động hơn.
Những khả năng chế tạo các loại thép hình đặc biệt trong thực tế l vô hạn, vì
thế ngời ta đã chế tao ra các cấu kiện, các loại hình chống giữ bằng thép rất đa dạng
với các khả năng mang tải khác nhau, với mức độ linh hoạt v khả năng biến hình
khác nhau. Đặc biệt l có thể điều khiển, điều chỉnh dễ dng để tạo ra mối tơng quan
thích hợp giữa mức độ linh hoạt v khả năng mang tải.
Chính vì các lí do đó m vật liệu thép dễ thích ứng với các điều kiện địa cơ học
khác nhau, đa dạng hơn l gỗ, tờng xây v bêtông. Phạm vi áp dụng kỹ thuật của thép
nhờ đó cũng rộng hơn so với các loại vật liệu khác.
Tuổi thọ cao, nh đã nhắc đến, cũng thuận lợi cho việc thu hồi, sử dụng lại
nhiều lần các cấu kiện bằng thép.
Tuy nhiên, những u điểm đã kể đến cũng kèm theo nhợc điểm l giá thnh
cao v
trọng lợng của kết cấu chống lớn. Nhợc điểm nữa thể hiện rõ nét khi phải
vận chuyển trong điều kiện không thuận lợi ( chẳng hạn trong khu vực khai thác vỉa
dốc). Cũng vì lí do ny m thép cha thể thay thế đợc gỗ ở các khu vực khai thác các
vỉa có chiều dy lớn hơn 3 đến 4m. Thép xây dựng còn dễ bị ăn mòn, đơng nhiên
cũng có thể hạn chế nhờ sơn hoặc tạo các lớp phủ bảo vệ.
Cho đến nay, thép đợc sử dụng ngy cng rộng khắp chủ yếu vì những khả
năng đảm bảo an ton v các nguyên nhân kinh tế. Đơng nhiên khả năng ny chỉ có
thể nâng cao tính u việt về kinh tế của thép so với gỗ trong trờng hợp chí phí vật liệu
đợc bù trừ nhờ giảm chi phí bảo dỡng hoặc sử dụng lại nhiều lần.
Sự cải thiện không ngừng các tính chất của vật liệu v phát triển nhiều loại hình
kết cấu chống mới lm cho thép đợc sử dụng ngy cng nhiều thay cho gỗ. Đây l xu
hớng phát triển chung trên thế giới v đặc biệt khi đã xuất hiện các kết cấu từ thép

25
hình nhẹ với khả năng mang tải cao cùng với yêu cầu cơ khí hoá ngy cng tăng, cũng
nh sự ra đời v phát triển của các kết cấu chống bằng neo.
1.5.2.4. Bê tông, bê tông cốt thép

Ưu điểm
: có khả năng mang tải lớn và tuổi thọ cao; chống tác động phong hoá
đối với khối đá và ngăn nớc chảy; sức cản khí động học nhỏ; có thể tạo ra từ các vật
liệu có thể tận dụng vật liệu địa phơng rẻ tiền; không cháy.
Nhợc điểm
: trọng lợng lớn;chi phí vận chuyển và lắp dựng cao; sửa chữa
không thuận tiện các chỗ bị h hỏng; độ linh hoạt nhỏ hoặc rất hạn chế.
Phạm vi áp dụng
: chủ yếu tại các công trình ngầm v giếng có tuổi thọ cao v
dới tác dụng của các tải trọng (áp lực) tĩnh. Ngoi ra phạm vi áp dụng của bêtông còn
đợc mở rộng thông qua việc chế tạo các cấu kiện, các tấm bêtông lm khung chống
hoặc tấm chèn. Bêtông trong ngnh mỏ cũng đã đợc áp dụng ở dạng bêtông phun, vổ
bê tông đổ tại chỗ, vỏ bê tông đúc sẵn (tubing), v v
Các dạng vỏ chống thông thờng từ gạch xây v bêtông hoặc gạch bêtông vốn
có chiều dy tơng đối lớn. Vỏ chống có thể phủ ton bộ phần tờng v vòm các công
trình ngầm hoặc bao kín ton bộ công trình ngầm, đặc biệt ở các giếng mỏ. Khi đó
ton bộ khối đá vấy quanh đợc lấp kín.
Khả năng mang tải cao có đợc nhờ vo độ bền cao của vật liệu v chiều dy
lớn. Trong điều kiện thông thờng, kết cấu chống ny đợc coi l kết cấu chống cứng.
Dới tác dụng của tải trọng chủ yếu l tĩnh, kết cấu chống thờng có tuổi thọ cao hơn
kết cấu gỗ v thép. Khả năng chống các tác động hoá học v sinh học cũng góp phần
lm tăng tuổi thọ của kết cấu chống ny. Dạng kết cấu chống kín còn hạn chế đợc tác
động phong hoá đến khối đá vây quang v trong nhiều trợng hợp còn ngăn nớc xâm
nhập v
o công trình ngầm. Ngoi ra do bề mặt tơng đối nhẵn, kết cấu chống ny còn
có sức cản khí động học nhỏ hơn so với kết cấu bằng gỗ v thép.
Các loại vật liệu cơ bản của kết cấu chống ny thờng sẵn có v rẻ tiền hơn so
với các loại vật liệu khác. Mặt khác kết cấu tờng xây v bêtông không bị cháy, do
vậy khi xảy ra cháy mỏ, khả năng lan truyền cháy sẽ không có nếu sử dụng kết cấu
chống ny.

Những u điểm trên bị hạn chế bởi các nhợc điểm l trọng lợng lớn v chiều
dy lớn, kèm theo đó l chi phí vận chuyển v lắp dựng (xây, đổ bêtông ) cao. Tiết
diện đo thờng phải lớn hơn l khi sử dụng gỗ v thép, do vậy đòi hỏi thêm chi phí
đo. Ngoi ra để có đợc kết cấu hon chỉnh cần nhiều thời gian hơn.
Khi kết cấu bị phá huỷ do tác động quá mức của áp lực đá, thì việc sửa chữa
thờng phức tạp hơn v chi phí cao hơn so với gỗ v thép.
So sánh nh vậy v từ thực tế ngnh mỏ trong v ngoi nớc cho thấy tờng gạch đá
xây v bêtông chỉ kinh tế hơn nếu nh công trình có tuổi thọ cao v khi không có tác
dụng của áp lực động. Đơng nhiên bằng cách sử dụng các loại gỗ đệm có thể t
o ra
khả năng linh hoạt nhất định cho tờng xây v bêtông. Tuy nhiên khả năng ny cũng
chỉ đạt đợc ở mức độ hạn chế, trừ trợng hợp sử dụng gạch bêtông v đệm nhiều lớp
gỗ, do vậy tờng xây v bêtông hầu nh không đợc sử dụng cho khu vực khai thác v
các công trình ngầm chuẩn bị.
Đơng nhiên với sự phát triển v cải tiến các cấu kiện bêtông đúc sẵn khả năng
sử dụng của bêtông đã đợc mở rộng. Xu hớng hiện nay ở Việt nam l lm sao giảm