Thiết kế chống lò xuyên vỉa 6-7 trong đá bột kết bằng neo bê tông cốt thép tại mỏ than Thành Công Công ty than Hòn Gai - Vinacomin

THIẾT KẾ CHỐNG LÕ XUYÊN VỈA 6-7 TRONG ĐÁ
BỘT KẾT BẰNG NEO BÊ TÔNG CỐT THÉP TẠI MỎ THAN
THÀNH CÔNG CÔNG TY THAN HÒN GAI - VINACOMIN
NGÔ DOÃN HÀO*

Design drift support by cement grouted rock bolts for the drift N06-7 in
siltstone at the ThanhCong coal mine of the HonGai coal company Vinacomin
Abstract: The flexible dimension support, made of SVP17 steel style for the
drift N06-7 at the ThanhCong coal mine of the HonGai coal company Vinacomin was designed. The drift excavation shows that in the siltstone
rock and in the underground water condition can use an active support
structure and cement grouted rock bolts for the drift N06-7 at Thanh Cong
coal mine was designed. The research resut in in-situ condition
contributed to reduce the excavation cost of drift N06-7 and raise the effect
of of the company’s investment.
1. ĐẶT VẤN ĐỀ *
Trong những năm gần đây mỏ than Thành
Công - Công ty than Hòn Gai đã không ngừng
mở rộng diện và độ sâu khai thác. Chính vì
vậy, số mét lò xây dựng cơ bản và lò chuẩn bị
không ngừng tăng. Tổng chi phí đầu tƣ xây
dựng cơ bản phụ thuộc rất lớn vào giá thành
đào, chống lò. Tùy thuộc vào các điều kiện cụ
thể, có thể áp dụng 2 loại hình kết cấu chống
là: kết cấu chống bị động và kết cấu chống chủ
động. Do vậy, việc lựa chọn và thiết kế một
kết cấu chống phù hợp cho các đƣờng lò trong
những điều kiện cụ thể là hết sức cần thiết,
không những góp phần làm tăng độ bền vững,
độ ổn định cho công trình, mà còn giảm thời
gian thi công, tăng độ an toàn trong thi công và
hạ giá thành công trình.

2. CÁC THÔNG SỐ CƠ HỌC ĐÁ VÀ
TÍNH CHẤT NƢỚC NGẦM CỦA LÒ
XUYÊN VỈA 6-7
Theo [3], đƣờng lò xuyên vỉa vận tải 6-7 có
mặt cắt ngang dạng hình bán nguyệt, tƣờng
*

Trường Đại học Mỏ-Địa chất
Email;

ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1-2018

thẳng đứng. Theo thiết kế, kết cấu chống của
mỏ là kết cấu linh hoạt kích thƣớc, chế tạo từ
thép SVP17, chèn lò bằng tấm chèn bê tông cốt
thép, chiều cao đào 3250mm và chiều rộng đào
281mm. Theo [2], lò xuyên vỉa 6-7 đào qua đất
đá bột kết, sạn kết và cát kết và bột kết là chủ
yếu. Bột kết có mầu xám sáng đến xám tro, các
vết nứt gần nhƣ vuông góc với mặt phân lớp.
Thế nằm của lớp: 270  690, thế nằm của khe
nứt: 160  150, mật độ khr nứt 7-9/m với bề
mặt thƣờng là sét mịn dẻo có chứa oxit sắt.
Trọng lƣợng thể tích 26,2 KN/m3, độ ẩm tự
nhiên 0,48, độ bền nén 50 MPa, độ bền kéo
3,9 MPa, góc ma sát trong 400. Khảo sát hiện
trƣờng thấy nƣớc ngầm ở đây là không đáng kể,
có đoạn không có nƣớc. Kết quả phân tích 30
mẫu nƣớc ở các vị trí khác nhau thấy: pH ≥7,
ion SO4-- < 250 mg/lít và ion Cl-  15 mg/lít [2].

3. ĐÁNH GIÁ ĐỘ ỔN ĐịNH CỦA KHỐI ĐÁ
NƠI ĐƢỜNG LÒ XUYÊN VỈA 6-7 ĐÀO QUA
Có thể chia yếu tố ảnh hƣởng tới độ ổn định
của khối đá thành 3 nhóm chính:
- Các yếu tố kỹ thuật mỏ: đó là các yếu tố
nhƣ kích thƣớc, hình dạng đƣờng lò, thời gian
3


tồn tại của đƣờng lò, khoảng cách của đƣờng lò
tới các vỉa than và các lò chợ đang hoạt động;
- Các yếu tố địa cơ học: đó là các yếu tố nhƣ
độ kiên cố, mức độ nứt nẻ, sự phân lớp, độ
ngậm nƣớc,…
- Các phƣơng pháp công nghệ: đó là các yếu
tố nhƣ phƣơng pháp phá vỡ đất đá, sơ đồ đào
gƣơng, sơ đồ thi công,…
Trong xây dựng công trình ngầm mỏ, thƣờng
xác định hệ số an toàn nóc và hông theo các
công thức [1]:
- Hệ số an toàn nóc (nv) đƣợc xác định theo:

n
V

 .k .
k . . .H
K

C

(1)
khối đá nóc ổn định khi thỏa mãn điều kiện:
1  nv  4.
Trong đó: k- ứng suất kéo đá vách, MPa; kchệ số giảm yếu cấu trúc phụ thuộc
vào hệ số trung bình giữa các khe nứt trong
khối đá;  - Hệ số lƣu biến; k1- hệ số tập trung
ứng suất kéo ở nóc;  - trọng lƣợng thể tích của
đá nóc, KN/m3 ; H- chiều sâu bố trí công trình,
m; 1- hệ số lực đẩy ngang.
- Hệ số an toàn hông (nH) đƣợc xác định
1

1

n

H



 .k .
k . .H
n

C

2
theo:
(2)

khối đá hông ổn định khi thỏa mãn điều
kiện:1  nH  4.
Trong đó: n- ứng suất nén đá vách, MPa;
k2- hệ số tập trung ứng suất nén ở sƣờn phụ
thuộc vào hình dạng công trình.
Từ điều kiện thực tế của khối đá bột kết
trên, giá trị an toàn nóc nv=2,59 và hệ số an
toàn hông là nv= 2,96. Nhƣ vậy, khối đá bột
kết nơi đƣờng lò xuyên vỉa 6-7 đào qua đƣợc
xem là ổn định.
4. Đề xuất kết cấu chống giữ lò xuyên
vỉa 6-7
Căn cứ vào kết quả nghiên cứu ở các mục 2
và 3 thấy rằng điều kiện cơ học khối đá, mật độ
khe nứt, lƣu lƣợng nƣớc ngầm và tính chất nƣớc
ngầm nơi lò đào qua đáp ứng điều kiện chống

4

giữ đƣờng lò bằng neo bê tông cốt thép [1]. Neo
bê tông cốt thép là loại kết cấu chống chủ động,
trọng lƣợng bản thân mỗi thanh neo là rất nhỏ
so với các cấu kiện của kết cấu chống bằng
thép. Không những vậy, thƣờng thì chi phí
chống cho 1m lò bằng neo luôn thấp hơn các
loại hình kết cấu chống khác trong cùng điều
kiện. Chính vì vậy, neo đã và đang đƣợc sử
dụng ngày càng rộng rãi và phổ biến trong xây
dựng công trình ngầm và mỏ.
5. THIẾT KẾ KẾT CẤU CHỐNG LÒ

XUYÊN VỈA 6-7 TRONG ĐÁ BỘT KẾT
BẰNG NEO
5.1. Thiết kế hộ chiếu chống lò bằng neo
bê tông cốt thép
Đoạn lò đào qua đá bột kết đƣợc chống giữ
bằng neo bê tông cốt thép có mặt cắt ngang
hình vòm bán nguyệt, tƣờng thẳng, chiều rộng
đào 3150mm, chiều cao đào 2764mm, diện
tích đào 7,64m2 .
- Tính toán chiều dài thanh neo
(Ln, m): Ln= b+1,5Lz+Lk
(3)
Trong đó: b- Chiều cao vòm phá hủy, b =
1,05 m; Lz- chều dài khóa neo, Lk=0,4 m; 1,5hệ số dự trữ bền; Lk- chiều dài đuôi neo,
Lk=0,07 m.
Thay vào (3), Ln = 1,05 +0,6+0,07= 1,72m
- Tính toán khả năng mang tải của thanh neo.
Thanh neo đƣợc làm bằng thép 20 AII loại có
gờ. Khả năng mang tải của neo đƣợc xác định
qua 3 điều kiện:
- Theo khả năng mang tải của thanh cốt neo
(Pc): Pc = 76KN
- Theo điều kiện bám dính của thanh neo với
bê tông (Pcb):Pcb = 88,7 KN.
- Theo điều kiện bám dính giữa bê tông và
khối đá xung quanh (PB-Đ):
PB-Đ = 26,1KN.
Vậy khả năng mang tải của thanh neo (PN) là:
PN= min(Pc, Pcb, PB-Đ) = 26,1KN.
- Tính mật độ neo (S):

n p qv ; neo/m2
(4)
S 
Pn

ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1-2018


Trong ú: qv ỏp lc vũm; qv= b vi b
=1,05 m; - trng lng th tớch ỏ, =
26,2KN/m3; PN- kh mang mang ti ca thanh
neo; np-h s quỏ ti, nP=1,2.
Thay cỏc giỏ tr vo (4), S= 1,26 neo/m2. Vỡ
S=1,26 neo/m2 v s b chn khong cỏch gia
cỏc vũng neo l 1m, khong cỏch cỏc neo trong
1 vũng neo l 0,7 m.
S lng neo trong 1 vũng neo (Nv) l:
CV
(5)
Nv
1 ; neo
KC

Trong ú CV- chiu di phn vũm b trớ neo,
CV=4,94 m; KC- khong cỏch gia cỏc thanh
neo trong 1 vũng neo, KC=0,7 m. Thay giỏ tr
vo (5), Nv= 8 neo. S b trớ neo c th
hin trờn hỡnh 1.

5.2. Thit k h chiu khoan n mỡn to biờn

- Chiu sõu l khoan (lk): chu k o lũ d
kin tin c 1 vũng neo, hiu sut n mỡn 0,9.
Nh vy, chiu sõu l khoan phỏ v l khoan
biờn l 1,1m. L t phỏ cú
chiu sõu l 1,3 m.
- Lng thuc n n v (q). Theo Paropski
thỡ: q= q1.f1.v.e.dp ; kg/m3
(6)
trong ú: q1- ch tiờu thuc n tiờu chun, q1=
0,5; f1- h s cu trỳc ca ỏ, f1=1,2; v- h s
sc cn, v=2,35; e- h s cụng n, m ang s
dng thuc AH1 cú sc cụng n 250 cm3, do
vy e=1,46; kd- h s ph thuc ng kớnh thi
thuc, ng kớnh thi thuc 36 mm nờn
kd=0,95. Thay cỏc thụng s vo (6),
q=1,95kg/m3.

NEO BTCT
AII;L=1,72M
B

HìNH TRIểN KHAI
BIÊN ĐàO

A

TIM Lò

A

B

Hỡnh 1. S b trớ neo trong ỏ bt kt lũ xuyờn va 6-7
- Sau khi tớnh c mt np thuc cho mt
một di l mỡn biờn l 0,32kg/m, l mỡn phỏ l
0,5kg/m, l t phỏ l 0,575kg/m v b trớ khong

cỏch gia cỏc l mỡn biờn l 0,35m, tớnh toỏn c
h chiu khoan n mỡn to biờn cho on lũ o
trong ỏ bt kt nh trong bng 1 v hỡnh 2.

Bng 1. Bng lý lch l mỡn trong ỏ bt kt lũ xuyờn va 6-7

TT
1
2
3
4

Loại lỗ mìn

Số
lợng

Đột phá (14)
Phá (512)
Nền (1316)
Biên (1737)
Tổng số

A K THUT S 1-2018

4
8
4
21

Lợng thuốc, kg

Góc nghiêng, độ

1 lỗ

Toàn bộ

Đứng

0,7
0,5
0,5
0,3

2,8
4,0
2,0
6,3

77
90
80

85
15,1 kg

Bằng

L bua,
m

Thời gian
vi sai, s

90
90
85
85

0,6
0,55
0,55
0,65

25
50
75
100

5


6. KẾT LUẬN

Từ điều kiện cơ học khối đá bột kết nơi lò
xuyên vỉa 6-7 đào qua, dạng khe nứt, mật độ
khe nứt trong khối đá, tính chất và lƣu lƣợng
nƣớc ngầm, cho thấy có điều kiện để chống giữ

đƣờng lò xuyên vỉa 6-7 bằng neo bê tông cốt
thép [4]. Neo bê tông cốt thép đã đƣợc triển khai
ở lò xuyên vỉa 6-7 mỏ than Thành Công. Thực
tế thấy không những lò ổn định mà còn góp
phần hạ giá thành công trình.

A

A-A

B

B

A
B-B

Hình 2. Hộ chiếu khoan nổ mìn tạo biên đoạn đào qua đá bột kết lò xuyên vỉa 6-7
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Hƣớng dẫn chống lò sử dụng neo dính kết
phối hợp bê tông phun hoặc lƣới thép tại các mỏ
than Hầm lò. Tập đoàn công nghiệp ThanKhoáng sản Việt Nam, 20015.
2. Ngô Doãn Hào và nnk. Báo cáo đề tài
Ngiên cứu và chuyển giao công nghệ chống neo

bê tông cốt thép cho lò đá xuyên vỉa 6-7 mức 0
thuộc ngầm vận tải +36 mỏ than Bình Minh,
công ty than Quảng Ninh, 2002.
3. Hồ sơ thiết kế lò xuyên vỉa No6-7 Phòng
Địa chất-Trắc địa mỏ than Thành Công Vinacomin.
4. Hồ sơ thiết kế neo chống lò xuyên vỉa No6-7
Phòng kỹ thuật mỏ than Thành Công- Vinacomin.

Người phản biện: PGS.TS. NGUYỄN XUÂN THẢO

6

ĐỊA KỸ THUẬT SỐ 1-2018