zunia.vn

Tuyển sinh 2024 dành cho Gen-Z

zunia.vn

» Khoa Học Tự Nhiên

» Môi trường

Ảnh hưởng độ sâu đặt đường hầm tới ổn định của nóc hầm có chứa lớp đá kẹp mềm

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Báo xấu

13
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Để giảm thiểu rủi ro, ngăn ngừa sự cố trên xảy ra, bài viết thông qua phần mềm Flac3D xây dựng mô hình khảo sát quá trình biến dạng và phá hủy của nóc hầm dạng hình vòm bán nguyệt có và không có lớp đá kẹp mềm với độ sâu đặt đường hầm tăng 200m đến 700m.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Ảnh hưởng độ sâu đặt đường hầm tới ổn định của nóc hầm có chứa lớp đá kẹp mềm

ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH Ảnh hưởng độ sâu đặt đường hầm tới ổn định của nóc hầm có chứa lớp đá kẹp mềm Vũ Đức Quyết Khoa Mỏ và Công trình, Đại học Công nghiệp Quảng Ninh * Email: quyetvu1980@gmail.com Tel: +84787399888 Tóm tắt Từ khóa: Khi nóc hầm có xen kẽ lớp đá kẹp mềm có ảnh hưởng rất lớn đến ổn Biến dạng; độ sâu đặt định của nóc hầm. Đặc biệt khi đường hầm nằm ở độ sâu càng lớn thì đường hầm;đá kẹp mềm; nguy cơ mất ổn định của nóc hầm càng mãnh liệt, rất dễ xảy ra sập hầm. phá hủy; ổn đinh Để giảm thiểu rủi ro, ngăn ngừa sự cố trên xảy ra, bài báo thông qua phần mềm Flac3D xây dựng mô hình khảo sát quá trình biến dạng và phá hủy của nóc hầm dạng hình vòm bán nguyệt có và không có lớp đá kẹp mềm với độ sâu đặt đường hầm tăng 200m đến 700m. Kết quả cho thấy, khi nóc có lớp đá kẹp mềm biến dạng và phá hủy của nóc hầm tăng mãnh liệt khi độ sâu khai thác >300m, mức độ ảnh hưởng lớn hơn rất nhiều so với nóc không có lớp đá kẹp mềm. Keywords: Abstract 1. ĐẶT VẤN ĐỀ Mô hình thiết lập gồm 5 lớp đá và than với Độ sâu đặt đường hầm vốn có ảnh hưởng các tham số đầu vào thể hiện ở bảng 1, với kích rất lớn đối với ổn định của đường hầm, do khi thước chiều rộng 40m, cao 40m và dày 1.0m, độ sâu đặt đường hầm càng lớn thì ứng suất đường hầm được bố trí ở giữa mô hình với hình nguyên sinh càng lớn làm gia tăng biến dạng và dạng tiết diện ngang là vòm bán nguyệt tường phá hủy của đường hầm, nguy cơ mất ổn định thẳng, chiều rộng 3.3m, chiều cao 2.8m (hình đường hầm tăng cao[1, 2, 3]. Mặt khác, khi nóc 1). Mô hình tính toán được xây dựng bằng phần hầm bị phân lớp hoặc có lớp đá kẹp mềm sẽ mềm Flac3d [7], với điều kiện mặt trên mô hình làm cho nguy cơ tách lớp và mất ổn định của đá đặt tải trọng phân bố đều có giá trị bằng tải vách ngày càng gia tăng [5, 6], độ dày của lớp trọng của lớp đất đá phía trên đè nén xuống đá kẹp mềm và khoảng cách của chúng tới nóc (z), mặt dưới và hai bên hông mô hình được cố hầm có ảnh hưởng rất lớn đến biến dạng và phá định chặt, chịu áp lực ngang (x, y) tác dụng. hủy của đường hầm [4]. Khi xuất hiện một trong hai trường hợp trên khiến cho việc duy trì Trạng thái ứng suất nguyên sinh được tính độ ổn định nóc hầm khó khăn hơn. Đặc biệt khi toán như sau: z=.H; x=y=.z xuất hiện đồng thời cả hai trường hợp trên nguy Trong đó: - Trọng lượng thể tích, kg/m3; cơ sập đổ càng lớn, việc duy trì ổn định nóc H- Chiều sâu bố trí mô hình, m; - Hệ số áp lực hầm rất khó khăn. Để giảm thiểu nguy cơ sập ngang, =/(1-); - Hệ số Poát-xông của than; hầm cần phải đánh giá được mức độ ảnh hưởng z- Ứng suất khối đá theo phương trục Z (thẳng của chúng đối với biến dạng và phá hủy của nóc đứng), MPa; x, y- Ứng suất trong khối đá hầm. Từ đó làm căn cứ để đề xuất ra giải pháp theo phương nằm ngang (phương trục X và trục kỹ thuật hợp lý nhằm giữ ổn định cho đường hầm. Trong bài báo, tác giả đã sử dụng phần Y), MPa. mềm Flac3D để đánh giá ảnh hưởng độ sâu bố trí đường hầm tới ổn định của nóc hầm có chứa lớp đá kẹp mềm. 2. MÔ HÌNH VÀ NỘI DUNG TÍNH TOÁN 2.1. Xây dựng mô hình tính toán 85 * HNKHCN Lần VI tháng 05/2020
ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH Bảng 1. Các tham số cơ học của các lớp đá [4] Chiều Mô đun Hệ số Lực Góc ma Độ bền TT Lớp đá dày, đàn hồi poission dính kết sát trong kéo k, m E, GPa C, MPa , độ MPa 1 Vách cơ bản 120 4.52 0.23 5.2 45 6.00 2 Vách trực tiếp 13 2.30 0.29 4.0 40 3.50 3 Lớp đá kẹp mềm 0.3 0.14 0.38 0.4 28 0.25 4 Vỉa than 3.2 0.76 0.32 1.6 33 2.00 5 Trụ trực tiếp 17 2.88 0.27 5.2 44 4.50 a) b) Hình 1. Sơ đồ mặt cắt ngang mô hình bài toán 2.2. Nội dung nghiên cứu 3. ĐÁNH GIÁ ẢNH HƯỞNG ĐỘ SÂU Để đánh giả ảnh hưởng độ sâu đặt ĐẶT ĐƯỜNG HẦM ĐẾN BIẾN DẠNG đường hầm đến độ ổn định của nóc hầm có lớp đá kẹp mềm, bài báo xây dựng hai mô VÀ PHÁ HỦY NÓC HẦM KHI CÓ LỚP hình có và không có lớp đá kẹp mềm để so ĐÁ KẸP MỀM sánh. Lớp đá kẹp mềm được lựa chọn với 3.1. Ảnh hưởng độ sâu đặt đường hầm đến chiều dày bằng 30 cm, nằm cách nóc lò 0,5m. biến dạng của đường hầm Tiến hành khảo sát với độ sâu đặt đường hầm Hình 2 thể hiện chuyển vị của nóc hầm tăng từ 200m đến 700m. khi nóc có và không có lớp đá kẹp mềm. Không đá kẹp mềm Có đá kẹp mềm a) Độ sâu đặt đường hầm 200m Không đá kẹp mềm Có đá kẹp mềm * HNKHCN Lần VI tháng 05/2020 86
ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH b) Độ sâu khai thác 300m Không đá kẹp mềm Có đá kẹp mềm c) Độ sâu đặt đường hầm 400m Không đá kẹp mềm Có đá kẹp mềm d) Độ sâu đặt đường hầm 500m Không đá kẹp mềm Có đá kẹp mềm e) Độ sâu đặt đường hầm 600m Không đá kẹp mềm Có đá kẹp mềm f) Độ sâu đặt đường hầm 700m Hình 2. Ảnh hưởng độ sâu đặt đường hầm đến biến dạng đường hầm có và không có lớp đá kẹp mềm Từ kết quả trên hình 2 và đồ thị hình 3 thể hiện giá trị biến dạng tại nóc, hông của đường hầm, thấy rõ được sự khác biệt về biến dạng của nóc hầm có và không có lớp đá kẹp mềm khi gia tăng độ sâu đặt công trình, quan hệ giữa biến dạng với độ sâu đặt công trình như sau: Hình 3. Đồ thị thể hiện biến dạng của đường hầm có - Khi độ sâu đặt công trình tăng thì biến và không có lớp đá kẹp mềm dạng ở nóc và hông của đường hầm đều tăng. 87 * HNKHCN Lần VI tháng 05/2020
ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH Khi công trình nằm ở độ sâu nhỏ hơn 400 m, lớp đá kẹp mềm thì biến dạng tăng đều, không biến dạng ở nóc và hai bên hông tăng đều, giá có sự tăng đột biến kể cả khi ở độ sâu lớn, giá trị biến dạng của chúng sấp sỉ bằng nhau và trị chênh lệch chuyển vị nóc giữa 2 trường hợp không lớn. Nhưng khi tiếp tục gia tăng độ sâu trên khi ở độ sâu 200 m không lớn 23 mm, đặt công trình lớn hơn 400 m thì biến dạng ở nhưng khi độ sâu tăng lên 700 m thì giá trị hai bên hông vẫn tăng đều, nhưng biến dạng ở chênh lệch rất lớn 257 mm, bằng 2 lần chuyển nóc tăng mạnh, khi đó độ sâu càng tăng thì tốc vị của nóc không có lớp đá kẹp mềm. độ gia tăng chuyển vị nóc càng lớn, lúc độ sâu - Khi đường hầm ở độ sâu
ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH Không có đá kẹp mềm Có đá kẹp mềm c) Độ sâu đặt đường hầm 400m Không có đá kẹp mềm Có đá kẹp mềm d) Độ sâu đặt đường hầm 500m Không có đá kẹp mềm Có đá kẹp mềm e) Độ sâu đặt đường hầm 600m Không có đá kẹp mềm Có đá kẹp mềm f) Độ sâu đặt đường hầm 700m Hình 4. Ảnh hưởng độ sâu đặt đường hầm đến phá hủy nóc hầm có và không có đá kẹp mềm Từ kết quả ở hình 4 cho thấy ảnh hưởng trường hợp có lớp đá kẹp mềm xuất hiện phá hủy của độ sâu đặt công trình đến phá hủy của nóc tách lớp tại vị trí lớp đá kẹp mềm nhưng không đường hầm như sau: có sự liên thông với vùng phá hủy ở xung quanh Khi độ sâu đặt công trình tăng thì vùng phá biên hầm. Khi độ sâu gia tăng >300m thì phá hủy của khối đá xung quanh đường hầm trong cả hủy ở nóc mà có lớp đá kẹp mềm gia tăng mãnh hai trường hợp có và không có lớp đá kẹp đều liệt, vùng phá hủy lớp đá kẹp mềm và phá hủy tăng. Khi độ sâu đặt công trình
ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP QUẢNG NINH tăng từ 300 m lên 600 m thì vùng phá hủy ở nóc TÀI LIỆU THAM KHẢO gia tăng không mạnh, nhưng khi tăng lên 700 m phá hủy của lại tăng rất nhanh, phát triển rộng [1]. Nguyễn Quang Phích (2007), Cơ học đá, sang hai bên sườn nóc, vùng phá hủy xung Nhà xuất bản Xây dựng, Hà Nội. quanh công trình ngầm rất lớn. Phá hủy ở hai [2]. Võ Trọng Hùng, Phùng Mạnh Đắc (2008), bên hông hầm cũng gia tăng mạnh, đường hầm Cơ học đá ứng dụng trong xây dựng ngầm và thể hiện sự mất ổn định cao so với không có lớp khai thác mỏ, NXBKHKT, Hà nội. đá kẹp mềm ở nóc hầm. [3]. Trần Xuân Truyền, Vũ Đức Quyết (2012), Giáo trình Đào chống lò, trường Đại học Công Khi đường hầm không có lớp đá kẹp mềm nghiệp Quảng Ninh. ở nóc, độ sâu bố trí đường hầm gia tăng thì [4]. Vũ Đức Quyết, nnk (2016), “Nghiên cứu vùng phá hủy xung quanh đường hầm gia tăng biến dạng và phá hủy của nóc đường lò dọc vỉa từ từ, phá hủy chủ yếu phát triển mở rộng về đào bám trụ trong vỉa than dày khi nóc lò xuất hai bên sườn nóc đường hầm mà không phát hiện lớp vách giả”, Kỷ yếu Hội nghị khoa học triển sâu lên phía trên nóc hầm, bị giới hạn tại lần thứ 5 Trường Đại học Công nghiệp Quảng vị trí phân lớp giữa than và đá vách. Ninh. 4. KẾT LUẬN [5]. Dương Cát Bình (2013), Nguyên lý và kỹ Khi nóc lò có lớp đá kẹp mềm, biến dạng thuật khống chế đất đá xung quanh đường lò và phá hủy của nóc hầm khi độ sâu khai thác khi phần than ở nóc lò có kẹp các lớp đá mỏng, gia tăng sẽ phát triển rất mãnh liệt và phức tạp, Luận án tiến sĩ (Tiếng Trung). đặc biệt cần phải chú ý khi công trình ở độ sâu >300m, khi đó tốc độ biến dạng và phá hủy [6]. Lưu Ngọc Điền (2014), Nghiên cứu nguyên tăng đột biến, nguy cơ sập đổ rất dễ xảy ra, khi lý phá hoại nóc của đường lò bám trụ và biện đó vùng phá hủy lớp đá kẹp mềm và vùng phá pháp khống chế nó khi lò trong vỉa than dày hủy ở xung quanh đường hầm liên thông với chịu ảnh hưởng mắc ma xâm nhập, Luận văn nhau, thể hiện sự phá hủy hoàn toàn nóc. Vị trí suy yếu nhất của nóc hầm trong Thạc sĩ (Tiếng Trung). trường hợp này ở nóc trái điểm gần nhất với lớp [7]. Itasca (2011), Flac3d user’s guide, Version đá kẹp mềm, cần phải có giải pháp khống chế 4.00.69. Itasca Consuling Group Inc, điểm suy yếu này để tăng cường ổn định cho Minneapolis, MN 55401, USA. đường hầm và ngăn ngừa hiện tượng tách lớp tại vị trí lớp đá kẹp mềm bằng giải pháp gia cố bằng neo dự ứng lực hoặc gia cường hóa lớp đá kẹp mềm bằng phương pháp bơm ép dung dịch dính kết nhằm gia tăng cường độ của lớp đá kẹp mềm. Kết quả nghiên cứu là cơ sở để đề xuất giải pháp giữ ổn định cho đường hầm khi nóc có lớp đá kẹp mềm chịu ảnh hưởng của độ sâu bố trí công trình ngầm. Kết quả này càng quan trọng khi độ sâu khai thác ngày càng gia tăng. * HNKHCN Lần VI tháng 05/2020 90

CÓ THỂ BẠN MUỐN DOWNLOAD

THÔNG TIN

TRỢ GIÚP

HỖ TRỢ KHÁCH HÀNG

Theo dõi chúng tôi

Chịu trách nhiệm nội dung:

Nguyễn Công Hà - Giám đốc Công ty TNHH TÀI LIỆU TRỰC TUYẾN VI NA

LIÊN HỆ

Địa chỉ: P402, 54A Nơ Trang Long, Phường 14, Q.Bình Thạnh, TP.HCM

Hotline: 093 303 0098

Email: support@tailieu.vn

Giấy phép Mạng Xã Hội số: 670/GP-BTTTT cấp ngày 30/11/2015 Copyright © 2022-2032 TaiLieu.VN. All rights reserved.