ĐỒ ÁN KHAI THÁC MỎ Khu mỏ Tràng Bạch

CHƯƠNG I
KHÁI QUÁT CHUNG VỀ CÔNG TRÌNH

1.1 Giới thiệu chung về mỏ Tràng Bạch và khu vực nghiên cứu
1.1.1 Điều kiện tự nhiên và kinh tế xã hội
Khu mỏ Tràng Bạch thuộc xã Hồng Thái thuộc thị xã Uông Bí, huyện Đông
Triều, tỉnh Quảng Ninh. Khu mỏ nằm phía Bắc đường 18A khoảng 1Km theo hướng từ
Hà Nội - Hạ Long.
Tọa độ khu mỏ Tràng Bạch có giới hạn:
+ Hệ toạ độ Nhà nước năm 1972:
X: 2328.500 ÷ 2335.000
Y:

360.500 ÷ 366.500

+ Hệ toạ độ VN2000, kinh tuyến trục 108, múi chiếu 60:
X: 2334.423 ÷ 2327.925
Y: 671.998 ÷ 678.000
- Ranh giới địa chất:
+ Phía Nam: Đứt gãy F.B
+ Phía Bắc: Ranh giới mỏ;
+ Phía Tây: Tuyến thăm dò T.XV;
+ Phía Đông: Tuyến thăm dò T.XXV.
- Diện tích lập báo cáo: 30 km2.
- Đặc điểm địa hình: Khu mỏ Tràng Bạch tồn tại hai dạng địa hình chủ yếu
gồm:
+ Địa hình núi thấp: Phân bố hầu hết diện tích toàn khu mỏ, bao gồm các đồi
trọc dạng bát úp, đỉnh tròn và thoải, sườn dốc từ 10 0 đến 200. Độ cao thường từ
20m40m, đôi khi có chỗ nhô cao hơn. Hầu hết các đỉnh đồi được nối liền bởi các
sườn Deluvi của quá trình san phẳng chưa hoàn chỉnh.

[Type text]

[Type text]

[Type text]

+ Địa hình núi cao: Gồm các dãy núi phân bố kế tiếp theo phía Bắc phần đồi núi
thấp. Các sườn núi gần như không đối xứng và có dạng phân bậc hướng về Nam. Các
dãy núi chính sắp xếp theo hướng vĩ tuyến hoặc vĩ tuyến, đỉnh cao nhất 514m (đỉnh Cổ
Yếm). Sườn núi phía Bắc dốc từ 40 0500 thường bị chia cắt bởi những dòng suối có
hướng gần Bắc - Nam và vuông góc với đường phương của đất đá. Phía Nam thoải hơn
từ 200400.
- Hệ thống thuỷ văn: Hầu hết các suối đều bắt nguồn từ các đỉnh cao của dãy núi
Mạo khê - Tràng Bạch - Đông Tràng Bạch. Hệ thống suối phía Bắc chảy ra sông Trung
Lượng. Hệ thống suối phía Nam đổ trực tiếp ra sông Đá Bạc. Các dòng suối này đều có
hướng chảy từ Bắc về Nam , chảy vuông góc với đường phương của đất đá, hầu hết là
các suối cạn mùa mưa mới có nước. Chảy qua phạm vi khu mỏ chỉ có 2 suối lớn quanh
năm có nước là: Suối Yên Dưỡng (khu vực T.XIX - T.XX), lưu lượng nhỏ nhất 57,163
l/s, lớn nhất 809,916 l/s; Suối Cửa Ngăn (khu vực tuyến XXV), lưu lượng nhỏ nhất
67,001 l/s, lớn nhất 424,035 l/s. Phần phía Nam các con suối này nhân dân đã đắp đập
tạo nên những hồ nước phục vụ dân sinh.
Ngoài hệ thống sông suối, phía Nam khu mỏ còn có các hồ lớn như: Hồ Khe Ươn
(địa phận xã Hồng Thái Tây), cách quốc lộ 18A về phía Bắc 800m. Hồ Khe Ươn cung
cấp nước tưới tiêu cho xã Hồng Thái Tây và các xã lân cận với diện tích tưới tiêu
khoảng 210ha. Hồ Khe Ươn được chia làm hai hồ độc lập nhau là Khe Ươn 1 ở phía
Đông và Khe Ươn 2 ở phía Tây. Vùng sinh thủy chủ yếu của hồ Khe Ươn là khu vực
đồi núi phía bắc, thảm thực vật không còn nhiều. Đất đá và nước từ các khu vực khai
thác than chảy vào làm lòng hồ bị bồi lấp, nước hồ có độ pH = 3,5 - 5,2. Theo số liệu
quan trắc mới đây của Tập đoàn TKV, thống số kỹ thuật của hai hồ trên như sau:

Số TT

Chỉ tiêu

Đơn vị

Hồ Khe Ươn
1

Hồ Khe Ươn 2

10,0

12,0

5,0-8,2

6,5-10,0

1

Cao trình xả lũ

2

Cao trình đáy hồ

3

Diện tích mặt nước ứng với cao

trình xả lũ

ha

40,3

45,2

4

Dung tích chứa nước

m3

1.370.000

1.695.000

5

Độ Ph

3,5-6,0

5,2-7,5

Nhóm 17

2

XDCTN&M57


[Type text]

[Type text]

[Type text]

- Khí hậu: Thuộc loại khí hậu lục địa ven biển, độ ẩm cao chia làm hai mùa rõ
rệt. Mùa mưa kéo dài từ tháng 4 tới tháng 10, mưa nhiều nhất là tháng 8 tháng 9
(Tháng 8/1973 lượng mưa cao nhất trong ngày lên tới 374,90 mm). Lượng mưa trung
bình 850mm/năm. Nhiệt độ trung bình trong năm vào khoảng 260C, mùa khô từ tháng
11 đến tháng 3 năm sau là những tháng có nhiệt độ thấp nhất, có lúc xuống đến 6.2 0C,
độ ẩm trung bình từ 65 - 89%.
- Kính tế, xã hội: mỏ Tràng Bạch nằm trong khu vực có nền công nghiệp tương
đối phát triển. Trước đây tại khu vực đã có nhà máy điện Uông Bí với công suất
109,800 KW, đường điện cao thế 35KV chạy qua khu mỏ, các trạm hạ thế 6KV phục
vụ cho sản xuất và sinh hoạt địa phương ở khu vực lân cận. Ngoài ra trong khu vực đã
có các trường cao đẳng nghề mỏ Hữu Nghị-TKV. Các trường đào tạo công nhân hầm
lò, công nhân thi công cơ giới, có xưởng cơ khí có khả năng trùng tu xe cơ giới loại
hiện đại.
Cách 10 km về phía Tây có Nhà máy điện Mạo Khê với công suất 250 KW, khai
trường khai thác than của mỏ Mạo Khê, nhà máy tuyển Mạo Khê. Về phía Đông Nam
khoảng 15 km có Nhà máy xi măng Hoàng Thạch.
Nông nghiệp khu mỏ ít phát triển, lương thực thực phẩm phần lớn được vận
chuyển từ nơi khác đến. Thương nghiệp khá phát triển, ngoài các cửa hàng bán lẻ ra
còn có rất nhiều cửa hàng bán xỉ thuộc khu vực và nguồn hàng chính nhập từ thị xã
Uông Bí về thuận lợi cho đời sống sinh hoạt của nhân dân.
Dân cư chủ yếu là công nhân viên làm việc trong khu mỏ và các đơn vị khai

thác than tập trung chủ yếu ở trung tâm xã Hoàng Quế, xã Hồng Thái, xã Yên Thọ, xã
Vĩnh Khê. Dân bản địa chủ yếu làm nghề khai hoang phát triển kinh tế từ các tỉnh khác
tới sống thành từng làng dọc theo sông Đá Bạc và ven đường quốc lộ 18, một số sống
thành từng xóm nhỏ trong các hẻm núi, dọc các con suối lớn. Nghề nghiệp chính là
trồng trọt, chăn nuôi với quy mô nhỏ với mục đích phục vụ gia đình.
Chính trị, trật tự trị an khu mỏ rất ổn định, văn hoá giáo dục được nâng cao, ở
mỗi xã đều có trường phổ thông cấp I, II, III và trường Cao đẳng nghề mỏ Hữu Nghị.
- Hệ thống giao thông: khu mỏ Tràng Bạch có hệ thống giao thông tương đối
thuận lợi, phía Nam đường quốc lộ có đường 18A và là trục giao thông chính của vùng
Đông Bắc Việt Nam. Song song với quốc lộ 18A là đường sắt rộng 1,42m chạy từ Bãi
Cháy (Quảng Ninh) đến Hà Nội. Sát với khu vực phía Bắc là đường quốc lộ 18B.
Ngoài những đường quốc lộ lớn ra còn có những đường liên xã, huyện, tỉnh và các
đường nội thị rất thuận tiện cho giao thông của khu mỏ voéi các nơi khác. Cách khu
Nhóm 17

3

XDCTN&M57


[Type text]

[Type text]

[Type text]

mỏ 2km có hệ thống sông Đá Bạc vì thế giao thông đường thuỷ cũng rất thuận lợi, tàu
tải trọng 3000 tấn có thể lưu hành dễ dàng. Dọc theo sông Đá Bạc có các hệ thống cảng
nhỏ hoạt động như: Cảng Điền Công (cũ là cảng Uông Bí) cách khu mỏ 10km về phía
Đông Nam, cảng Bến Cân (cũ là cảng Mạo Khê) cách 10km về phía Tây, Cảng Yên

Đức cách cảng Bến Cân khoảng 4km về phía Đông Nam.
Điều kiên địa chất công trình địa chất thủy văn
a. Đặc điểm ĐCCT của đất đá trầm tích chứa than
Trầm tích chứa than bao gồm các loại đá sạn kết, cát kết, bột kết, sét kết đá sét
và các vỉa than. Các lớp đá hạt thô có chiều dày lớn được phân bố ở phần phía
Bắc khu mỏ.
Sạn kết: Các lớp sạn kết phân bố chủ yếu từ vách vỉa 1(36) trở lên, chiều dày
lớp thay đổi từ mỏng đến trung bình, có xu hướng tăng dần theo mức cao địa tầng (Lỗ
khoan LK.78,79, 93...). Từ trụ vỉa 1(36) trở xuống, sạn kết thường có chiều dày mỏng,
nằm xen kẽ các lớp cát kết hạt trung đến hạt thô. Sạn kết có thành phần chính là thạch
anh (75%), xi măng gắn kết là sét, xerixit kiểu lấp đầy. Trong tầng sạn kết, khe nứt ít
phát triển các lớp sạn kết tương đối vững chắc điều này được chứng minh qua các mẫu
lấy được của các lỗ khoan, mẫu lấy được thường rất cứng rắn.
Cát kết: Bao gồm các loại từ hạt min đến hạt thô, thành phần chính là thạch anh
(>75%), xi măng gắn kết là Xerixit đôi khi là Hydroxit sắt kiểu lấp đầy. Trong các lớp
cát kết đới nứt nẻ phát triển chủ yếu từ mức -250 trở lên còn từ -250 trở xuống mức độ
nứt nẻ giảm dần. Các khe nứt thường phát triển theo nhiều phương, độ hở của khe nứt
nhỏ, trong các khe nứt thường có oxit sắt hoặc thạch cao bám.
Bột kết: Bột kết gồm hạt mịn và hạt thô, thành phần chính là thạch anh, silic,
sét, ximăng gắn kết là sét, xerixit hoặc cacbonat dạng lấp đầy. Các lớp bột kết thường
nằm xen với các đá sét hoặc cát kết, do đó chiều dày biến đổi khá mạnh từ vài centimet
đến vài chục mét. Nhiều chỗ bột kết cũng là vách trụ trực tiếp của các vỉa than. Đá bột
kết thuộc loại chứa nước kém, mức độ nứt nẻ kém phát triển.
Sét kết: Màu xám đen phân lớp mỏng. Sét kết thường là vách trụ trực tiếp của
các vỉa than nằm xen kẽ với các lớp bột kết, cát kết hạt nhỏ. Chiều dày biến đổi khá
mạnh. Thành phần chính chủ yếu là sét, silic, và ít thạch anh. Đá thuộc loại đá mềm
yếu rất dễ vỡ theo mặt lớp chúng thường bị sập lở ngay khi khai thác than. Các lớp đá
sét ít có khả năng chứa nước hoăc thấm nước.

Nhóm 17

4

XDCTN&M57


[Type text]

[Type text]

[Type text]

Bảng tổng hợp các chỉ tiêu cơ lý đá khu mỏ

Tên đá

Sạn kết

Cát kết

Bột kết

Sét kết

C.độ K.nén
(kG/cm2)

2796 - 192,4
1705,65

C.độ
K.kéo

Khối lượng
thể tích

Khối lượng
riêng

Góc nội
ma sát

(kG/cm2)

(g/cm3)

(g/cm3)

(ϕ0)

2,70 - 2,49

2,77 - 2,56

370-300

2,58

2,67

340

160

0

2700 - 101,6

178 - 22,0

2,78 - 2,24

2,72 - 2,39

37 - 26

1182,89

107,15

2,63

2,79

320

36027030’

2235 - 64,80

119 - 33,0

2,87 - 2,44

2,74 - 2,41

718,81

80,60

2,66

2,84

2,72 - 2,34

2,99 - 2,52

2,87

2,73

166,6 - 65,0
525,23

29,0

Lực
dính
kết

(kG/c
m2)

0

400
525 128
319,5
4
433 70

320

227,0
2

360

211

Các vỉa than ở Tràng Bạch có cấu tạo khá phức tạp, chiều dày vỉa thay đổi từ
0,08m [V.1E(28)] đến 31,98m [V1I(26)], thường ít ổn định, bị vát mỏng theo đường
phương, hướng dốc.
Trong vỉa có từ 0 [V.4(39)] đến 14;19 [V.9b(44b) lớp kẹp. Những lớp kẹp này cũng
gây khó
khăn khi khai thác các vỉa có chiều dày lớn. Các vỉa than rất dốc, về phía
Tây khu mỏ các vỉa thường dốc trên 40o, về phía Đông các vỉa than thoải dần, nhưng
chiều dày vỉa thường mỏng, không ổn định
b. Đặc điểm cơ lý đá vách, trụ vỉa than
Các lớp đất đá ở vách trụ vỉa than thường là đá sét, hoặc bột kết đôi khi là cát

kết hạt mịn, chiều dày biến đổi theo đường phương và hướng dốc. ở khu vực cánh Nam
khu mỏ các lớp vách trụ vỉa than thường là sét có tính bền vững kém. Dần lên phía Bắc

Nhóm 17

5

XDCTN&M57


[Type text]

[Type text]

[Type text]

(Khu vực vỉa 46) trở lên vách trụ thường là bột kết hoặc cát kết hạt mịn khá dày và
tương đối vững chắc.
Nhìn chung, các lớp đá vách trụ vỉa than thường biến đổi phức tạp, chiều dày
không ổn định. Mức độ duy trì không liên tục nhất là các lớp vách, trụ vỉa than khu vực
phía nam. Hầu hết các đá vách trụ đều có tính bền vững kém.
Vách giả: Vách giả nằm sát vỉa than, chiều dày vỉa từ 0,2m đến 0,5m. Vách này
bị sập lở ngay khi khai thác than.
Đá vách giả thường là sét kết, sét than. Cường độ kháng nén thấp, thường xếp
vào nhóm 1 ÷ 2.
Vách trực tiếp : Vách trực tiếp nằm trên vách giả, thường là sét kết, bột kết, đôi
khi cả cát kết. Vách này chỉ bị sập đổ sau khi tháo các vì chống. Chiều dày vách trực
tiếp được tính theo công thức sau đây:
M
H=

K-1
H: Chiều dày vách trực tiếp.
M: Chiều dày khai thác.
K: Hệ số lấy từ 1,20 ÷ 1,25.
Vách cơ bản: Vách cơ bản nằm trên vách trực tiếp, đá vách thường là cát kết,
sạn kết, đôi khi bột kết cứng rắn. Vách cơ bản chỉ bị sập đổ khi phá hoả hoàn toàn.
c. Đặc điểm nước mặt

Gồm nhiều nhánh suối nhỏ chảy vào hai suối lớn Đồng Chanh và Khe Trâm.
Các suối chảy theo hướng Nam - Bắc,vuông góc hoặc gần vuông góc với đường
phương đất đá là điều kiện thuận lợi làm xuất lộ vỉa than. Đặc điểm chung các suối này
là: chiều dài ngắn, độ dốc lớn, lòng suối hẹp, nước nông chỉ có vào mùa mưa, còn mùa
khô hầu như không có nước. Vật chất trong đó gồm các loại đá nhỏ kích thước khác
nhau, nằm hỗn độn không theo trật tự nhất định. Nhìn chung suối cánh Bắc gồm có các
con suối nhỏ, độ dốc lòng suối lớn, chỉ có nước về mùa mưa nên ít có khả năng ảnh
hưởng trực tiếp đến việc khai thác các vỉa than ở tầng dưới. Mạng sông, suối nhỏ phân
bố trên sườn núi cánh Nam được chảy tập trung vào các con suối lớn là Tràng

Nhóm 17

6

XDCTN&M57


[Type text]

[Type text]

[Type text]

Bạch,Yên Dưỡng và suối Cửa Ngăn. Các suối này lưu lượng phụ thuộc chặt chẽ vào vũ
lượng trong vùng.

Suối Tràng Bạch (Đèo Vàng): Suối có lưu vực rộng, thực vật phát triển, có
nhiều suối nhánh, lưu lượng Q = 6,566l/s - 2113,2l/s. Mùa mưa mực nước dâng cao từ
1,2m đến 1,7m. Hệ số biến đổi lưu lượng từ 8 đến hàng trăm lần. Độ PH của nước từ
5,9 đến 7,4, nước có tính ăn mòn kim loại, đối với bê tông ăn mòn yếu. Loại hình hoá
học của nước là Clorua - Bicacbonat Natri đến Sunphat Clorua, Natri Kali.
Suối Cửa Ngăn: Dài khoảng 4Km bắt nguồn từ dãy núi Tam Tầng, chảy theo
hướng Bắc - Nam, gần như vuông góc với đường phương của đất đá và các vỉa than.
Lưu lượng dòng chảy phụ thuộc vào lượng mưa trong vùng và có tính chất theo mùa,
lưu vực suối khoảng 4.83Km2. Vật chất trong lòng suối bao gồm các loại tảng có kích
thước khác nhau từ 0.3m đến 1.0m ở đàu nguồn, càng về phía cuối nguồn kích thước
hạt giảm dần chỉ còn là sỏi, sạn, cát.
Suối Yên Dưỡng: Nằm giữa khu vực tuyến XIX và XX, dài khoảng 3.5Km,
chảy theo hướng bắc nam. Suối này bắt nguồn sâu trong dãy núi Tràng Bạch - Uông Bí
do đó hai bờ dốc đứng, cây cối tương đối rậm rạp. Phiá trên thượng nguồn thì dốc, lòng
suối hẹp, rộng từ 1.0m đến 1.5m. Vật chất trong lòng suối gồm có các loại đá tảng đến
cát kết và bột kết. Dọc xuống phía dưới hạ nguồn thì lòng suối mở rộng dần ra 2-3m
đôi chỗ đến 4m và chứa nhiều vật chất hơn. Lưu lượng của suối phụ thuộc vào lượng
mưa trong vùng. Mực nước và tốc độ dòng chảy có thể lên cao nhanh nhưng nước rút
cũng rất nhanh. Tuy nhiên, suối Yên Dưỡng ít có khả năng gây ngập do hai bên bờ suối
cao, ở hạ nguồn nhân dân đắp đập lấy nước phục vụ nông nghiệp.
Nhìn chung những suối trên đều phụ thuộc chủ yếu vào vũ lượng trong vùng.
Mùa khô chúng là miền thoát nước của các tầng chứa nước dưới đất, mùa mưa có thể
lại cung cấp cho các tầng chứa nước.
d. Đặc điểm nước dưới đất

Trầm tích Đệ tứ chủ yếu phân bố hầu khắp khu mỏ, chiều dày trầm tích biến đổi lớn.

Trên các sườn núi chiều dày từ 1.5m 5m, ở các thung lũng, ven suối chiều dày từ
5,0m 10,0m đặc biệt ở vùng đồng bằng cánh Nam chiều dày lên đến 50m hoặc lớn
hơn.
Do chiều dày và mức độ chứa nước ở phần núi cao và đồng bằng khác nhau nên nước ở
hai phần này cũng khác nhau. Phần núi cao do địa hình cao và dốc, đất đá chủ yếu là
Nhóm 17

7

XDCTN&M57


[Type text]

[Type text]

[Type text]

cuội, sỏi, sét và trên cùng là cát nhưng hàm lượng không cao nên nước ít hoặc không
tồn tại và nếu có cũng chỉ vào mùa mưa.
Phần đồng bằng và ven suối đất đá chứa nước là cát hạt nhỏ, hạt trung, sạn, sỏi và lớp
cuội nằm dưới cùng trực tiếp lên đá gốc. Mức độ xuất hiện điểm lộ không nhiều, lưu
lượng lớn nhất cũng chỉ 0.237l/s (Điểm Lộ.9)
Thành phần hoá học trong trầm tích Đệ Tứ có độ pH biến đổi từ 5.5 6.0. Tổng dộ
khoáng hoá cao nhất là 0.163g/l.
Công thức Cuốclôp có dạng:

M 0.037

Cl 7 0 HCO −3 25

(Na + K) 7 9 Ca 18

e.

pH 6

Nhìn chung phức hệ chứa nước trong trầm tích Đệ Tứ thuộc loại nghèo nước, các lớp
chứa nước chỉ phân bố tập chung ở phần đồng bằng phía Nam khu mỏ. Nước mưa,
nước mặt là nguồn cung cấp trực tiếp cho phức hệ chứa nước trầm tích Đệ Tứ. Đối với
việc khai thác hầm lò, phức hệ chứa nước này ít có khả năng ảnh hưởng.
Nước trong tầng chứa than
Hệ Triat - thống thượng, bậc Nori - Reti (T3 n - r) hg.
Tầng chứa nước (T3 n-r)hg được chia thành 3 phụ tầng như sau:
+ Nước trong trầm tích Hệ Triat - thống thượng bậc Nori -bậc Reti Hòn Gai trên
(T3 n - r)3hg. Tầng chứa nước này dày khoảng 500m, nằm tiếp xúc với tầng (T 3 n r)2hg, dưới mặt bào mòn vách vỉa 24(59). Các nhịp trầm tích thuộc tướng lòng sông,
chiền sông, bao gồm các lớp đá hạt thô, có các lớp mịn nằm xen kẽ. Qua tài liệu các lỗ
khoan trên tuyến XV, XVII, XIX...thấy các loại đá bị nứt nẻ mạnh theo nhiều hướng.
Trong các khe nứt có vật chất oxyt sắt và thạch cao.
Nước trong tầng (T3 n - r)3hg có tính chất áp lực cục bộ. LK59-T.XV có Q =
0.178l/s, LK74-T.XIX có Q = 0.349l/s. Chiều sâu gặp nước áp lực thường 150m 
200m. LK48-T.XVIII gặp 3 lớp chứa nước áp lực phun ở các độ sâu 60m ( với Q =
0.155l/s), 125m (với Q = 0.045l/s), 202m (với Q = 0.350l/s), chiều cao phun là

Nhóm 17

8

XDCTN&M57

[Type text]

[Type text]

[Type text]

+6.10m. Nhìn chung nước trong tầng này vận đông theo hướng Nam - Bắc. Nước có
PHTB = 6.2, tổng độ khoáng hoá thường thấp 0.052  0.026 g/l, trung bình 0.038g/l.
Biểu diễn thành phần hoá học theo công thức Cuốclôp

M 0.042

Cl33 HCO3 66
PH .6, 2 ;
( Na + K ) 41 Ca40 Mg17

Cl HCO− 331
68
M
Ca PH .
0.026 ( Na + K )
11
6,0
81
Nước có tên gọi: Bicácbonat - Cloruanatri - Canxi; và Clorua - Bicácbonat Natri.
Nguồn cung cấp cho tầng nước này chủ yếu là nước mưa, ngấm qua lộ vỉa, các lớp đá
nứt nẻ, miền thoát chính là mạng sông suối nhỏ trong địa tầng.
+ Nước trong trầm tích Hệ Triat - thống thượng bậc Nori-bậc Reti Hòn Gai giữa (T 3 n r)2hg, nằm tiếp xúc với tầng (T3 n - r)1hg, tầng chứa nước này được mở rộng ở phần
phía Đông và thu hẹp ở phần phía Tây, chiều dày khoảng 1266m, chứa 50 vỉa than đạt
giá trị công nghiệp. Đất đá có thành phần chính: sạn kết,cát kết và bột kết, đá sét. Nước

trong tầng này chứa trong hệ thống khe nứt của sạn kết, cát kết.
e. Nước trong đứt gãy, khe nứt
Hầu hết các đứt gãy đều nằm về phía Nam khu mỏ (trừ đứt gãy F.3 nằm phía
Bắc) và thường cắm rất dốc. Trong đó F.B là đứt gãy lớn có tính chất khu vực đồng
thời là ranh giới phân chia giữa hai tầng chứa nước (T 3n - r)1hg và (T3 n - r)2hg. Đất đá
trong các đới huỷ hoại bao gồm: bột kết, đá sét, sét than và các mảnh vụn cát kết, sạn
kết nằm hỗn độn. Điều đó chứng tỏ khả năng chứa nước trong các đứt gãy rất kém, đã
được chứng minh khi tiến hành khoan thí nghiệm lỗ khoan LK.8A có Q Max = 0.235l/s,
tương ứng q = 0.00798 l/ms, KTB = 0.00749 m/ng.
Năm 1971 Lê Thứ Hưng đã so sánh kết quả bơm nứơc trong đứt gãy và kết quả
bơm nước ngoài tầng thì ông cho rằng: Hệ số thấm trong đứt gãy nhỏ hơn hệ số thấm
ngoài đứt gãy từ 50 đến 300 lần và ông chỉ ra rằng đới đứt gãy là đới cách nước an toàn
và chỉ ảnh hưởng không đáng kể lớn trong khi khai thác
Nhóm 17

9

XDCTN&M57


[Type text]

[Type text]

[Type text]

Hầu hết các đứt gãy trong vùng đã được nghiên cứu, song số lượng các công
trình còn thưa, nên
chưa đánh giá đúng về mức độ chứa nước và không chứa
nước.

Một số lỗ khoan ở vùng phân thuỷ của địa hình khi khoan qua đới nứt nẻ xảy
ra mất dung dịch trầm trọng (LK.93; 70; 81; …). Ngược lại một số lỗ khoan ở miền địa
hình thấp, khi khoa qua các lớp đá nứt nẻ chứa nước thì có nước phun như: LK.152
phun ở chiều sâu 152.20m thuộc lớp cát kết hạt mịn, hạt trung, LK.65 phun ở chiều sâu
162.50m (sạn kết), LK100 phun ở chiều sâu 54.50m.
Kết luận về địa chất công trình địa chất thủy văn
Kết quả công tác nghiên cứu địa chất công trình khu mỏ than Tràng Bạch rút ra
một số nhận định sau:
- Khu mỏ than Tràng Bạch có điều kiện địa chất công trình phức tạp, đá trầm
tích không đồng nhất theo đường phương và hướng dốc. Đặc biệt do hoạt động kiến tạo
mạnh trong khu vực, nên tính ổn định về địa chất công trình thường có những thay đổi
trong phạm vi hẹp. Tuy nhiên việc chống chèn trong khai thác hầm lò địa chất công
trình không ở mức nghiêm trọng.
- Trong quá trình khai thác hiện tượng bùng nền ít xảy ra. Song cần lưu ý các
đường lò phải thoát nước, chống, chèn lò thật tốt nhằm đảm bảo an toànKết quả công
tác nghiên cứu Địa chất thuỷ văn khu mỏ than Tràng Bạch rút ra một số nhận định sau:
- Trên cơ sở kết quả nghiên cứu về thành phần hoá học nước mặt và nước dưới
đất đã cơ bản xác định được quy luật sự biến đổi các ion có trong nước, sự biến đổi
CO2 xâm thực, chúng có chiều hướng giảm dần giữa hai lần phân tích: mùa mưa và
mùa khô.
- Tính đóng cặn của nước thuộc loại căn nhỏ và rất nhỏ (125
1.2.2 Giới thiệu về giếng nghiêng chính và khu vực nghiên cứu
1.2.1: Các thông số chính của nghiếng giêng
Tên công trình: Thiết kế đoạn giếng nghiêng
Giếng chính băng tải +27,6 ÷ –185 với góc dốc α=15o, góc phương vị trùng với
hướng bắc, giếng chính có chiều dài 816,6 mét, Sđ = 17.9 m2 , Sc = 15,5m2. Trong giếng
lắp đặt băng tải loại 1 mét để vận tải than, đường xe 900 mm để duy tu, sửa chữa và tời
vận chuyển người.

Nhóm 17

10

XDCTN&M57


[Type text]

[Type text]

[Type text]

Tọa độ giếng nghiêng chính: X = 32.223; Y = 359.530; Z = +27,6;
1.2.2 Điều kiện địa chất thủy văn
Do cùng nằm trong khu khai thác của mỏ lên điều kiện địa chất nhìn chung
giống vơi toàn khu mỏ.
Đồ án này chủ yêu nghiên cứu về phần giêng chính có đất đá có hệ số trung bình
f = 4-7
1.2.3 Công dụng chính của giếng trong quá trình khai đà
Công trình thiết kế là một đoạn thân giếng nghiêng chính. Đây là đường lò nằm
nghiêng có lối thông trược tiếp ra mặt đất, công dụng chính để vận tải khoáng sản và
thoát gió bẩn cho mỏ hầm lò.

CHƯƠNG 2:
THIẾT KẾ KĨ THUẬT
Nhóm 17

11

XDCTN&M57


[Type text]

[Type text]

[Type text]

2.1 XÁC ĐỊNH HÌNH DẠNG VÀ KÍCH THƯỚC MẮT CẮT NGANG
GIẾNG NGHIÊNG

m
800
0

15

4m

800

Hình 2.1 Trắc dọc công trình
Lựa chọn hình dạng sử dụng của giếng
Việc lựa chọn hình dạng sử dụng của giếng hợp lý chính là một trong những giải
pháp nhằm đảm bảo độ ổn định của công trình, giảm tối thiểu công tác đào chống.
Thường thì trong đá có độ ổn định cao, nếu chọn được mặt cắt ngang hợp lý thì có thể
không phải chống. Trên thực tế việc lựa chọn mặt cắt ngang giếng thường dựa vào

-

những kinh nghiệm sau:
Khi áp lực nóc là chủ yếu, nên chọn giếng nghiêng dạng hình vòm, tường thẳng.
- Khi áp lực nóc và hông đều lớn nên chọn hình vòm tường cong.
Khi áp lực từ mọi phía với cường độ gần như nhau, mặt cắt ngang hình tròn hoặc vành

-

móng ngựa là hợp lý nhất.
Khi áp lực không đều nhưng đối xứng ở nóc và nền, chọn hình dạng elip có trục dài

-

theo phương có áp lực lớn.
Nếu các giếng nghiêng chống bằng gỗ, bê tông cốt thép đúc sẵn theo dạng thanh thẳng

-

hoặc thanh kim loại thẳng, thì hợp lý nhất là chọn mặt cắt ngang dạng hình thang, hình
chữ nhật hay hình đa giác.
Xét về độ ổn định thì mặt cắt ngang hình tròn là ổn định nhất.

Nhóm 17

12

XDCTN&M57


[Type text]

[Type text]

[Type text]

Yếu tố tự nhiên: Điều kiện địa chất - địa chất thủy văn, áp lực đất đá xung quanh
công trình (độ ổn định của đất đá).
Yếu tố kỹ thuật công nghệ: Công nghệ thi công, loại vật liệu được chọn chống
giữ, vị trí chức năng sử dụng của công trình ngầm, quy mô đầu tư.
Hiện nay trong xây dựng các giếng nghiêng tự nhiên của nước ta, thường sử
dụng các giếng nghiêng có tiết diện ngang phổ biến là: Hình chữ nhật, hình thang, hình
vòm bán nguyệt tường thẳng...
Do các điều kiện về địa chất và điều kiện đất đá tương đối ổn định nên ta chọn
hình dạng tiết diện ngang giếng nghiêng là dạng vòm bán nguyệt, tường thẳng.
Việc lựa chọn hình dạng sử dụng của giếng hợp lý chính là một trong những giải
pháp nhằm đảm bảo độ ổn định của công trình, giảm tối thiểu công tác đào chống.
Thường thì trong đá có độ ổn định cao, nếu chọn được mặt cắt ngang hợp lý thì có thể
không phải chống. Trên thực tế việc lựa chọn mặt cắt ngang giếng thường dựa vào

-

những kinh nghiệm sau:
Khi áp lực nóc là chủ yếu, nên chọn giếng nghiêng dạng hình vòm, tường thẳng.
- Khi áp lực nóc và hông đều lớn nên chọn hình vòm tường cong.
Khi áp lực từ mọi phía với cường độ gần như nhau, mặt cắt ngang hình tròn hoặc vành

-

móng ngựa là hợp lý nhất.
Khi áp lực không đều nhưng đối xứng ở nóc và nền, chọn hình dạng elip có trục dài

-

theo phương có áp lực lớn.
Nếu các giếng nghiêng chống bằng gỗ, bê tông cốt thép đúc sẵn theo dạng thanh thẳng

-

hoặc thanh kim loại thẳng, thì hợp lý nhất là chọn mặt cắt ngang dạng hình thang, hình
chữ nhật hay hình đa giác.
Xét về độ ổn định thì mặt cắt ngang hình tròn là ổn định nhất.
Yếu tố tự nhiên: Điều kiện địa chất - địa chất thủy văn, áp lực đất đá xung quanh
công trình (độ ổn định của đất đá).
Yếu tố kỹ thuật công nghệ: Công nghệ thi công, loại vật liệu được chọn chống
giữ, vị trí chức năng sử dụng của công trình ngầm, quy mô đầu tư.
Hiện nay trong xây dựng các giếng nghiêng tự nhiên của nước ta, thường sử
dụng các giếng nghiêng có tiết diện ngang phổ biến là: Hình chữ nhật, hình thang, hình
vòm bán nguyệt tường thẳng...
Do các điều kiện về địa chất và điều kiện đất đá tương đối ổn định nên ta chọn
hình dạng tiết diện ngang giếng nghiêng là dạng vòm bán nguyệt, tường thẳng.

Nhóm 17

13

XDCTN&M57


[Type text]

[Type text]

[Type text]

5,6 m

800 m

Hình 2.2: Bình đồ đoạn than giếng nghiêng

2.2 ĐÁNH GIÁ ỔN ĐỊNH KHỐI ĐÁ
Đánh giá chất lượng khối đá dựa trên cơ sở xác định mối quan hệ giữa các chỉ
tiêu về chất lượng khối đá và các yếu tố giảm bền trong khối như nưt nẻ, nước ngầm
gây nên. Những yếu tố đó được khảo sát, đánh giá để xây dựng lên mối tương tương
quan thực nghiệm giữa biến dạng với độ bền khối, từ đó dự báo sự ổn định của đường
lò và kiến nghị các biện pháp gia cố ổn định.
a)Một số phương pháp phân loại khối đất đá
 Phương pháp đánh giá theo chỉ tiêu RQD
Năm 1996, Deere đề xuất phương pháp RQD (Phương pháp chỉ số chất lượng đá –
Rock Quality Designation) đê phân loại khối đá. Tác giả đề nghị sử dụng tỉ số giữa
tổng chiều dài các thỏi khoan ∑L10 có chiều dài không nhỏ hơn 10cm, khi đường kính

Nhóm 17

14

XDCTN&M57


[Type text]

[Type text]

[Type text]

lõi khoan là 5cm và chiều dài đoạn lỗ khoan được khảo sát L tp:

∑L

10

Ltp

RQD =
,%
; (2.19)
làm chỉ tiêu đánh giá chất lượng khối đá và cũng là chỉ tiêu phân loại. Tác giả đã sắp
xếp khối đá ra làm 5 loại tương ứng với các trị số RQD khác nhau (Bảng 2.5)
Bảng 2.1 Phân loại khối đá theo Deere.
Chỉ tiêu (RQD)%
Phân loại chất lượng
025
Rất xấu
2550
Xấu
5075
Trung bình
7590
Tốt
90100

Rất tốt
 Phương pháp đánh giá theo chỉ tiêu RMR
Năm 1973, Bieniwaski đã đưa ra bảng phân loại khối đá, sử dụng trong xây dựng công
trình ngầm theo thang điểm số khối đá RMR (Rock Mass Rating), có chú ý đến 6 yếu
tố ảnh hưởng khác nhau, xác định theo biểu thức:
RMR= I1 + I2 + I3+ I4 + I5 + I6 ;
Trong đó:
I1- tham số xét đến độ bền nén đơn trục của đá;
I2- tham số thể hiện lượng thu hồi lõi khoan RQD;
I3- tham số thể hiện khoảng cách giữa các khe nứt;
I4- tham số thể hiện trạng thái các khe nứt;
I5- tham số thể hiện điều kiện nước ngầm;
I6- tham số thể hiện tương quan giữa thế nằm của các lớp và hướng đào
Bảng 2.2 Phân loại khối đá theo Bieniawski
Chỉ tiêu RMR (%)
Phân loại chất lượng
< 20
Rất xấu
21 ÷ 40

Xấu

41 ÷ 60

Trung bình

Tốt
61 ÷ 80
Rất tốt
81 ÷ 100

b) Đánh giá sơ bộ chất lượng khối đá xung quanh đường lò.
Đường lò thiết kế đi qua đá cát kết thường có màu xám tro, xám sáng, cấu tạo
phân lớp dày, một số nơi cấu tạo khối, khe nứt phát triển, mật độ khe nứt thấp trung
bình từ 8÷12 khe/m2 , độ cứng f=10.
Chất lượng khối đá ở mỏ Mạo Khê được đánh giá theo bảng dưới đây:

Nhóm 17

15

XDCTN&M57


[Type text]

[Type text]

[Type text]

Bảng 2.3 Đánh giá chất lượng khối đá ở mỏ Mạo Khê
Loại đá
Hệ số kiên cố f
RQD
RMR
Bột kết

4÷7

50÷70

43÷52

Cát kết

4÷13

55÷85

44÷72

Cuội sạn kết

4÷12

60÷83

49÷75

Hình 2.4 Mối liên hệ giữa giá trị RMR với thời gian ổn định không chống.
Theo bảng 2.1, 2.2 và 2.3 có thể đánh giá sơ bộ công trình ngầm đào qua lớp đất đá
trung bình.
Theo hình 2.4 (Mối liên hệ giữa giá trị RMR với thời gian ổn định không chống
của Bieniawski), với giá trị RMR = 52 thì khẩu độ không chống tối đa là 15m tương
ứng với thời gian ổn định không chống là 24giờ.
Từ sự đánh giá mức độ ổn định không chống của đường lò ở trên, dựa vào sơ đồ
lựa chọn loại hình kết cấu chống cho công trình ngầm theo Cumming & Kendoski
(1982) (hình 2.5) ta có thể lựa chọn sơ bộ kết cấu chống cho công trình ngầm.

Nhóm 17

16

XDCTN&M57


[Type text]

[Type text]

[Type text]

Hình 2.5 Sơ đồ lựa chọn loại hình kết cấu chống hợp lý cho công trình ngầm theo
Cumming & Kendorski 1982.
Với giá trị RMR = 52, ta chọn kết cấu chống cho đường lò là khung thép
Từ các thông số cơ lý của đá ta tính được góc ma sát trong của đá theo công
thức:
Từ đó ta xác định được độ bền nén đơn trục của khối đá. Theo phương pháp xác
định độ kiên cố của GS. Protodiakonov ta có:
Trong đó:
: Độ bền nén đơn trục của mẫu đá, kG/cm2.
Từ đó ta có:
= 100.f = 100×8 =800 (kG/cm2)
Như vậy, qua đánh giá sơ bộ với cường độ kháng nén của của mẫu đá (kG/cm 2)
ta nhận thấy khối đá xung quanh công trình ngầm có độ ổn định trung bình.

Nhóm 17

17

XDCTN&M57

[Type text]

[Type text]

[Type text]

2.2: LỰA CHỌN KẾT CẤU CHỐNG GIỮ
Vì công trình thuộc loại đường lò cơ bản, có thời gian tồn tại song song với thời
gian tồn tại của mỏ hầm lò nên kết cấu chống phải đảm bảo độ bền sử dụng trong thời
gian dài. Vì toàn bộ đoạn thân giếng được đào qua lớp đá đồng nhất cứng ổn định thêm
với thời gian sử dụng dài tới 30 năm nên ta lựa chọn sơ bộ kết cấu chống cho đường lò
là khung chống bằng thép lòng máng SPV - 27.

Hình 2.6 : Mặt cắt ngang của vì thép SVP-27
Bảng 2.4: Đặc tính kỹ thuật của thép SVP-27

Đại lượng

Đơn vị

Mã hiệu thép

SVP -27

Diện tích mặt cắt ngang

cm2

34,37

Mô men chống uốn: Wx

cm3

100,2

Chiều cao: h

cm

12,3

ứng suất nén cho phép: [σn]

kG/cm2

2700

ứng suất kéo cho phép: [σk]

kG/cm2

2700

cm

4

Bán kính quán tính: i

Nhóm 17

Số lượng

18

XDCTN&M57


[Type text]

[Type text]

[Type text]

2.3 TÍNH TOÁN ÁP LỰC MỎ
Mặt cắt ngang đường lò khai đào có dạng tường thẳng vòmbán nguyệt với
cácthông số như sau:
Chiều rộng đường lò

: 5.6 m

Bán kính phần vòm

: 2.8 m

900

R2
8

3700

00

Chiều cao phần tường thẳng : 0.9 m

5600

Hình 2.7: Mặt cắt ngang tiết diện sử dụng thân giếng

Do phần thân và đáy giếng được bố trí ở độ sâu tương đối lớn nên để xác định
áp lực đát đá tác dụng lên đường lò áp dụng giả thuyết của Tximbarevich, sơ đồ tính
toán như hình 2.2:

Nhóm 17

19

XDCTN&M57


[Type text]

[Type text]

[Type text]

h0

qn

qs1

ht

ϕ/2

°+

45°

45

+ ϕ/

2

qs1

q s2

qs2

B

A

Hình 2.8: Sơ đồ tính toán áp lực đất đá tác dụng lên thân giếng

2.3.1. Tính toán áp lực tác dụng lên nóc lò
Áp lực nóclòtác dụng lên một khung chống được xác định theo công thức:
qn= L.γ.ho.cosα (T/m)
Trong đó:
L - bước chống, m;
γ - Trọng lượng thể tích trung bình của đất đá phần thân lò, γ =2,65 T/m3;
α

- góc nghiêng của đườnglò, α = 150;

h0 - chiều cao vòm phá huỷ của đất đá nóc lò, xác định theo công thức:

Trong đó:
f – hệ số kiên cố của đất đá, f = 8;
A – chiều rộng vòmáp lực, A được xác định theo công thức sau:

Nhóm 17

20

XDCTN&M57


[Type text]

[Type text]

[Type text]

Trong đó:
Bđ – chiều rộng đường lò khi đào, Bđ =6,1 m;
h – chiều cao đường lò khi đào, h = ht+R = ht+Bđ/2 = 0.9+2.8 = 3.7 m;
ϕ - góc ma sát trong của đất đá, ϕ = arctan(f) = arctan(7) = 81.87
Thay vào công thức ta được:
Từ đó ta tính được:
Vậy áp lực nóc của đường lò:
qn = L×2,65×0,41×cos15o = 1,06.L (T/m)
2.3.2 Tính toán áp lực tác dụng vào phần sườn đường lò
Áp lực sườn của đất đá xung quanh đường lò tác dụng lên một khung chống
được xác định theo công thức:
- Mức nóc lò:
- Mức nền lò:
Vậy ta lấy áp lực sườn bằng giá trị lớn nhất tức là Ở đây ta lấy giá trị trung bình của
qs1 và qs2 làm giá trị tính toán:
2.3.3 Tính toán áp lực nền
Chiều sâu giới hạn của vùng phá huỷ nền được tính theo công thức:
Trong đó:
h – chiều cao đường lò khi đào, h = 3.7 m;
ho – chiều cao vòm phá hủy, ho = 0,41 m;
φ - góc ma sát trong của đất đá xung quanh lò, φ = 81.870;
Thay các giá trị vào công thức ta được:
Nhóm 17

21

XDCTN&M57

[Type text]

[Type text]

[Type text]

Vì chiều sâu vòm phá hủy của đất nền rất nhỏ (0,1 cm). Nên áp lực nền gây ra
cho đường lò rất nhỏ, do vậy ta bỏ qua áp lực nền.
2.3.4 Tổ hợp tải trọng và sơ đồ tính
Khung chống thép lắp dựng trong công trình được chôn chặt phần chân xuống nền,
tương ứng với liên kết bậc 2. Như vậy hệ kết cấu là siêu tĩnh bậc 1 (có 1 ẩn số thừa).
Sơ đồ bài toán như Hình 2.2.

qn

qs

qs

qs

qs
Hình 2.9: Sơ đồ tính toán nội lực trong kết cấu chống

2.4 Tính áp lực khung chống
Khi thi công đường lò phải tính thêm các kích thước sử dụng một khoảng chiều
dày kết cấu chống ở mỗi bên. Vì chiều dày của vì thép SVP - 27 là 123 mm, chiều dày
của tấm chèn là 50mm vậy ta đào rộng ra các phía một khoảng 250mm (tính cả khoảng
không đưa tấm chèn vào).
Bđ = B1 + 2×250 =5600+2×250 = 6100 = 6,1 (m)

B1 – chiều rộng sử dụng của đường lò, B1 = 5,6 m;
Khi đó chiều cao khai đào sẽ là:
Nhóm 17

22

XDCTN&M57


[Type text]

[Type text]

[Type text]

Diện tích đào là:

Vì nội lực được sinh ra tại miền trung hòa của vì chống nên ta có các thông số
để tính nội lực trong kết cấu chống như sau:
Chiều cao tính toán:
Htt= Ht+Rsd + 0,5.bkct = 0.9 + 2,8 + 0,5×0,123 = 3.76 (m)
Chiều rộng tính toán:
Btt = B+bkct = 5,6 + 0,123 = 5,723 (m)
Bán kính tính toán:
Rtt = Btt/2 = 5,723/2 = 2,86 (m)
2.4.1 Xác định phản lực thừa của kết cấu
Sơ đồ hệ cơ bản của bài toán siêu tĩnh như Hình 2.3 sau đây:

qn=1,06L

qs=0,05L

4,062 m

qs=0,05L

qs=0,05L

X

qs=0,05L
5,723 m

Hình 2.10: Sơ đồ hệ cơ bản siêu tĩnh

Đây là một hệ siêu tĩnh chịu tải trọng đối xứng, do đó việc tính toán các giá trị

Nhóm 17

23

XDCTN&M57


2862

[Type text]

[Type text]

[Type text]

nội lực ta sẽ tiến hành tính toán cho nửa vòm bên trái, phần còn lại lấy đối xứng. Để
giải bài toán này ta thay ẩn số bằng lực X như sơ đồ (Hình 2.10).
Phản lực thẳng đứng tại gối tựa
Trong đó:
qn – áp lực nóc lên công trình, qn = 1,06.L (T)
R – bán kính vòm khung chống, R = 2,862 m
Để tínhtoán thành phần áp lực nằm ngang tại gối tựa ta sử dụng phương pháp
chuyển vị của cơ học kết cấu. Với bài toán kết cấu chịu uốn là chủ yếu nên trong
3,03L T
tínhtoán ở đây ta bỏ qua thành phần lực cắt Q và thành phần lực dọc N.
Ta có sơ đồ tính như hình 2.11

Nt

Mt
Qt
y

0,05L (T/m)

X
3,03L (T)

Hình 2.11 Sơ đồ tải trọng tác dụng lên công trình
Phương trình chính tắc:
Mô men do lực X=1 tác dụng lên phần tường

Nhóm 17

24

XDCTN&M57


[Type text]

[Type text]

[Type text]

Mô men do lực X=1 tác dụng lên phần vòm
Mô men do ngoại lực gây ra trong phần tường
Mô men do ngoại lực gây ra trong phần vòm

Chuyển vị do thành phần X=1 gây ra là:

Thành phần chuyển vị do ngoại lực gây ra:

Với:

Từ đó ta tính được:
Từ phương trình cân bằng ta tính được phản lực thừa ở gối tựa là:

Trong đó:
qn – áp lực nóc tác dụng lên công trình,
qs – áp lực hông tác dụng lên công trình,
bán kính vòm kết cấu chống,
chiều cao phần tường thẳng,

Nhóm 17

25

XDCTN&M57